La cinemàtica és la branca de la física (en concret de la mecànica clàssica) que estudia el moviment dels objectes i la seva trajectòria en funció del temps sense tenir en compte les causes que el produeixen.
A l'estudi de la cinemàtica no es tenen en compte les propietats químiques i físiques dels cossos en moviment, a excepció de les dimensions, així com les forces que hi actuen.
La velocitat i l'acceleració són dos conceptes fonamentals a l'estudi de la cinemàtica d'un sòlid rígid.
Només cal destacar que les equacions de la cinemàtica no tenen en compte la teoria de la relativitat d'Einstein , per la qual cosa només són vàlides per a velocitats "petites" respecte a la velocitat de la llum.
Què és un sòlid rígid?
S'entén com a sòlid rígid aquell sòlid que no es pot deformar. És a dir, en qualsevol instant la distància entre dos punts que hi pertanyen es manté constant.
A l'estudi de la cinemàtica es considera el moviment de sòlid rígid perquè no absorbeix energia del sistema per deformar el material. Aquesta manera de calcular el moviment no és real, però és una forma molt aproximada de la realitat que simplifica els càlculs.
Velocitat relativa entre dos sòlids rígids
El moviment dels cossos es defineix respecte a un sistema de referència determinat. Aquest sistema de referència, però, pot canviar de posició. Per això és necessari establir un sistema de coordenades fix i descriure el moviment sobre la base d'aquest sistema.
Per posar un exemple, imaginem una persona que es desplaça per l'interior d'un vagó de tren a una velocitat de 4 km/h respecte del vagó. Alhora, el tren avança a una velocitat constant de 100 km/h respecte al terra. En aquest moment, la velocitat relativa del passatger respecte del terra és la de l'individu caminant més la del tren: 104 km.
Passat un temps, la distància recorreguda serà la suma de la distància recorreguda pel tren més la distància recorreguda per la persona a sobre del vagó.
Quins són els tipus de moviments?
En la representació bidimensional de la cinemàtica hi ha els tipus de moviment següents:
El moviment rectilini uniforme. El sòlid es mou en línia recta a una velocitat constant i sense canviar de direcció.
El moviment rectilini uniformement accelerat: el sòlid es mou en línia recta, sense variar-ne la direcció però la velocitat decreix gradualment fins que canvia de signe. En aquest moment, l'objecte canvia de sentit i es dirigeix a la posició inicial.
El moviment harmònic simple. La direcció de la força sota la qual es mou l'objecte és sempre oposada al desplaçament i la magnitud és proporcional al desplaçament.
Moviment circular: moviment la trajectòria del qual és un cercle o part d'un cercle .
Tir parabòlic: és un moviment d'un objecte que descriu la trajectòria d'un objecte que afecta la força de la gravetat.
Exemples de cinemàtica
La caiguda d'un paracaigudista des d'un avió seria un exemple de moviment rectilini uniformement accelerat.
El moviment dels planetes orbitant al voltant del Sol es fa mitjançant un moviment circular.
El vaivé dun pèndol simple és un exemple de moviment harmònic simple.
La trajectòria duna pilota de futbol després del llançament duna falta és un exemple de tir parabòlic.
Quina és la diferència entre cinemàtica i dinàmica?
La diferència entre cinemàtica i dinàmica és que la dinàmica estudia la relació entre les forces i el moviment, mentre que la cinemàtica només s'ocupa del moviment.
