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Principios de Dinámica 2017271 · Parcial 1 · empieza por aquí

Cinemática desarmada

Esta página no te enseña a resolver nada. Hace algo antes: te dice cuál de los ocho talleres abrir según lo que diga el enunciado, y por qué. Son diez minutos de lectura y te ahorran abrir el taller equivocado.

Lectura · 10 min Sirve para · orientarte y repasar la víspera Después · los ocho talleres
01

Las dos preguntas que decide todo punto

Mira los parciales viejos y vas a ver que todos los puntos de cinemática se caen por uno de dos sitios. No por la cuenta: por una decisión que se toma antes de la cuenta y que casi nadie escribe.

Pregunta 1 · ¿Desde dónde mido?

Toda posición es una distancia desde algo. Ese algo lo escoges tú, tiene que estar quieto, y una vez escogido es ley para todos los cuerpos del problema.

Cuando hay cuerdas y poleas, esta decisión es todo el problema: si el origen se mueve, la suma de tramos deja de ser constante y la ecuación que escribas es falsa aunque la derives perfecto.

Pregunta 2 · ¿En qué sistema escribo?

El vector velocidad es una flecha que existe. Lo único que cambia entre x–y, n–t y r–θ es sobre qué par de flechas la descompones. Escoger mal no da un resultado incorrecto: da un problema tres veces más largo, y en un parcial cronometrado eso es lo mismo que no saberlo.

Por qué esto va en una página aparte

Porque las dos decisiones se toman en los primeros treinta segundos, antes de escribir una sola fórmula, y ningún taller puede enseñártelas: cada taller ya asume que ya las tomaste. Esta página es ese paso cero.

02

Tres formas de decir “dónde está”

Un mismo punto moviéndose en un plano se puede describir de tres maneras. No son tres físicas distintas: es la misma velocidad y la misma aceleración, escritas sobre tres pares de flechas diferentes.

Piénsalo así: el vector velocidad es una flecha real que existe en el espacio. Tú decides si la describes con “tanto hacia el este y tanto hacia el norte” (x–y), o con “tanto hacia adelante y tanto hacia el centro de la curva” (n–t), o con “tanto alejándome del poste y tanto girando alrededor del poste” (r–θ). La flecha es la misma.

La diferencia de verdad: ¿quién carga los ejes?

Lo que nadie te dice explícito

En x–y los ejes están clavados al piso. No se mueven nunca.

En n–t y en r–θ los ejes van montados en la partícula y giran con ella. Por eso aparecen términos “raros” (−rθ², 2rθ, v²/ρ): son el precio de que tus propios ejes estén rotando mientras mides.

Todos esos términos vienen de derivar los vectores unitarios, que en x–y son constantes y en los otros dos no. Ese es el origen matemático de todo lo que sigue.

Cuál uso: el mapa de decisión

SistemaÚsalo cuando…VelocidadAceleración
x — y El movimiento es recto, o es un proyectil, o te dan las ecuaciones x(t) y y(t) directo. v = x î + y ĵ a = x î + y ĵ
n — t La partícula va por un camino conocido y curvo (una carretera, un riel, un arco) y te hablan de rapidez o de radio de curvatura. v = v êt a = v êt + (v²/ρ) ên
r — θ Hay un punto pivote y algo que gira alrededor de él mientras se aleja o se acerca: pasadores en ranuras, brazos telescópicos, radares, levas. v = r êr + rθ êθ a = (r − rθ²) êr
   + (rθ + 2rθ) êθ
La señal de alarma de cada uno

Si el enunciado dice “ρ = …” o “radio de curvatura” o “rapidez constante en una curva” → es n–t. Casi seguro.

Si ves un pasador metido en una ranura, o un brazo que pivota en O, o te dan r(θ) o r(t) → es r–θ. Sin dudarlo.

Si el cuerpo vuela por el aire o va en línea recta → x–y.

Dos confusiones que cuestan puntos

êθ no es êt. Se parecen (los dos son “tangenciales”), pero êt es tangente a la trayectoria y êθ es perpendicular al radio. Solo coinciden cuando la trayectoria es un círculo centrado en O. En un pasador dentro de una ranura recta no coinciden, y ahí es donde la gente pierde el punto.

ρ no es r. r es la distancia al origen que tú escogiste; ρ es el radio del círculo que mejor se acuesta sobre la curva en ese punto. Solo son iguales en un movimiento circular con el origen en el centro.

03

El mapa: qué taller abro

Ocho talleres, cada uno con su simulación y su cuestionario. Están en orden de estudio. Si vas con tiempo, uno al día en ese orden. Si vas corto, usa la señal de alarma de la sección anterior para saltar directo al que necesitas.

Primero: moverse en línea y en el plano
Después: los ejes montados en la partícula
La pregunta 1, a fondo: desde dónde mido
Cierre: cuerpos enteros, no puntos
Si solo te queda una tarde

Haz el 04 (polares) completo y el 05 (poleas) completo. Son las dos preguntas de esta página llevadas hasta el final, y entre los dos cubren el punto 1 y buena parte del punto 2 de los parciales que hemos revisado.

04

La hoja de ruta, en una sola tarjeta

Si el punto es de poleas o cable

  1. Marca el origen en algo que no se mueva (casi siempre el techo) y decide positivo hacia abajo para todos. Escríbelo.
  2. Dibuja una flecha desde el origen hasta cada cuerpo que se mueva y nómbrala xA, xB, xD…
  3. Cuenta cuántos tramos de cable llegan a cada cuerpo. Ese número es su coeficiente. Escribe la suma igualada a L.
  4. Deriva una vez para velocidades y otra para aceleraciones. El L se vuelve 0.
  5. Mete los datos, despeja, y traduce el signo a una frase: “sube” o “baja”.
  6. Chequeo de 10 segundos: suma vA + 2vD + vB con tus números. Si no da cero, hay un error y todavía estás a tiempo.

Si el punto es de un pasador en una ranura (polares)

  1. Dibuja êr y êθ en el pasador, no en el origen.
  2. Saca r con trigonometría simple de la figura, en ese instante.
  3. Escribe êr = (cos θ, sen θ), êθ = (−sen θ, cos θ) y el vector dado en componentes. Proyecta con producto punto.
  4. vr = r, vθ = rθ → despeja θ. Guarda r.
  5. ar = r − rθ², aθ = rθ + 2rθ → despeja θ. Subraya el Coriolis.

Si el punto es de una curva con ρ (n–t)

  1. at = v a lo largo del camino; an = v²/ρ hacia el centro.
  2. Si te dan y = f(x), saca ρ = [1+(y′)²]^(3/2) / |y″| en ese punto.
  3. |a| = √(at² + an²). Nunca los sumes directo.
Si solo te llevas tres frases

1. El origen lo escoges tú, pero tiene que estar quieto — y una vez escogido, es ley.

2. Un signo negativo no es un error: es la respuesta diciéndote “al revés de tu flecha”.

3. En polares, el término que se te va a olvidar es 2rθ.

Página de orientación · Principios de Dinámica 2017271 · Universidad Nacional de Colombia, Sede Bogotá. Construida sobre Beer & Johnston, Mecánica Vectorial para Ingenieros — Dinámica, y sobre los Parciales 1 de 2020-II, 2021-II, 2022-I, 2022-II, 2024-II, 2025 y 2026-I del curso. El desarrollo completo de cada tema está en los ocho talleres.