Movimiento Relativo y Concepto de Partícula Libre

Movimiento relativo. Transformaciones galileanas para la posición, velocidad y aceleración

Movimiento relativo

El movimiento debe referirse a un sistema de referencia, ya que diferentes observadores pueden tener distintas referencias, sin embargo, las observaciones de ambos son válidas y pueden relacionarse mediante las transformaciones de Galileo de posición, velocidad y aceleración.

Siendo A un observador en reposo y B un observador que se mueve a una velocidad $V$ sobre el eje x positivo respecto a A, sus observaciones se relacionan mediante las transformaciones de Galileo, donde las observaciones de A corresponden a las magnitudes no primadas $(x,y,z)$ y las observaciones de B se describen mediante las magnitudes primadas $(x^{\prime },y^{\prime },z^{\prime })$.

Las transformaciones de posición son:

$x^{\prime }=x-V\,t$

$y^{\prime }=y$

$z^{\prime }=z$

La transformación de velocidad es: $v^{\prime }=v-V$

La transformación de aceleración es: $a^{\prime }=a$

Velocidad relativa

Para definir velocidad relativa es necesario tomar un punto de referencia fijo y medir las velocidades relativas a este punto fijo.

La velocidad relativa es definida como la velocidad de un objeto u observador en el marco de referencia en reposo de otro objeto u observador.

Aceleración relativa

De manera análoga a la velocidad relativa, la aceleración relativa es la aceleración que un observador u objeto mide, en su marco de referencia en reposo, de otro observador y objeto.

Sistemas inerciales y no inerciales

Son los sistemas en los cuales las partículas y cuerpos se mueven según las leyes de Newton, dichos movimientos se pueden describir completamente mediante fuerzas reales. Cualquier sistema de referencia desplazado respecto a uno inercial, girado y/o que se mueva a velocidad lineal y constante, es otro sistema de referencia inercial.

Son los sistemas en los cuales las partículas y cuerpos no se mueven según las leyes de Newton, por tanto, para describir estos movimientos se requieren, aparte de las fuerzas reales, las fuerzas ficticias. Cualquier sistema de referencia con movimiento acelerado respecto a un sistema inercial es un sistema de referencia no inercial.

Concepto de partícula libre

Partícula libre se le llama a la partícula que no está sometida a alguna fuerza. Por tanto, su velocidad permanece constante en el tiempo.

Momento lineal e impulso

La cantidad de momento lineal ${\vec {p}}$ de una partícula o un objeto que se modela como una partícula de masa $m$, y que se mueve con una velocidad ${\vec {v}}$, se define como el producto de la masa y la velocidad de la partícula:

${\vec {p}}=m\,{\vec {v}}$

La ley de conservación del momento lineal establece que siempre que interactúan dos o más partículas en un sistema aislado, la cantidad de movimiento total del sistema permanece constante.

${\vec {p}}_{total}=constante$

El cambio en la cantidad de movimiento de una partícula es igual al impulso ${\vec {I}}$ de la fuerza neta que actúa en la partícula:

$\Delta {\vec {p}}={\vec {I}}$

Confirmo lo aprendido

• Evaluación de la lección 1: Movimiento relativo y concepto de partícula libre

Anexos

Enlaces externos

Movimiento relativo y transformaciones galileanas

Vídeo ilustrativo sobre la posición, velocidad y aceleración relativa, así como las transformaciones galileanas, además de ejemplos donde se explican mejor estos temas. Realizado y producido por Escuela de Física-UIS con el apoyo de ExperTIC-SEA.

https://www.youtube.com/watch?v=qU1g5DC_fLA

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Proyecto: Física 1 para ingenieros

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