Ciències de la Naturalesa (nivell ESO)/Caràcter relatiu del moviment
El moviment és un procés amb el qué, almenys un dels elements del sistema que es considera, canvia de posició en l'espai. Tot cos en moviment descriu una trajectòria. La part de la física que s'encarrega d'estudiar el moviment sense tenir en compte les seves causes és la cinemàtica. La part de la física que s'encarrega de l'estudi de les causes del moviment es la dinàmica.
Un cos es mou quan canvia de posició respecte a un punt fix a mesura que passa el temps.
El moviment és relatiu, ja que depèn del sistema de referència.
Un sistema de referència es un conjunt de convencions per poder mesurar la posició d'un objecte en el temps i l'espai, que en la mecànica clàssica són magnituds infinites.
El primer element és el punt de referència. Consisteix en un punt escollit arbitràriament, pertanyent a un objecte físic, a partir del qual es prenen totes les mesures.
El segon element són els eixos de coordenades. Tenen com a origen el punt de referència, i serveixen per determinar la direcció i el sentit del cos en moviment. Quan l'objecte es mou en línia recta, només fa falta un eix. Quan es mou per un pla fan falta dos eixos. Per moviments en l'espai, s'empren tres eixos. Els eixos de coordenades més emprats són els eixos usuals a les matemàtiques, anomenats (x,y,z), on l'eix x és horitzontal, positiu cap a la dreta i negatiu cap a l'esquerra; l'eix y es vertical, positiu cap amunt i negatiu cap avall; i l'eix z mesura la profunditat, positiu quan s'apropa i negatiu quan s'allunya.
Quan s'estudien moviments respecte a la superfície de la Terra, s'acostuma a fer passar l'eix y o l'eix z pel centre de la Terra, amb l'origen de coordenades situat a la superfície.
El tercer element és l'origen en el temps, un instant a partir del qual es mesura el temps.
En física la posició és una magnitud vectorial que serveix per referenciar un punt en un sistema de coordenades. Se sol representar per la lletra o per i en unitats del sistema internacional es mesura en metres.
El vector posició te com a origen l'origen del sistema de coordenades utilitzat.
La trajectòria, és el conjunt de posicions per les quals passa un cos en un període de temps.
El desplaçament és un vector que indica la posició d'un punt o partícula en referència a un origen o a una posició prèvia. El vector va des del punt de referència fins a la posició actual.
La velocitat és la mesura vectorial del moviment d'un mòbil. Es defineix com la variació de la posició en el temps. Com que es tracta d'una magnitud vectorial cal indicar, a més del seu mòdul -anomenat també rapidesa-, la direcció del moviment.
En el llenguatge quotidià, velocitat se sol referir al valor absolut de la velocitat pròpiament dita, la celeritat, que considera només la intensitat del moviment, però no la seva direcció.
La velocitat es representa amb la lletra v. La seva unitat de mesura en el SI és el metre per segon (m/s).
Durant molt de temps la noció de velocitat ha estat mancada d'una definició formal, ja que els matemàtics es prohibien fer el quocient de dues grandàries no homogènies. Dividir una distància entre un temps els semblava tan fals com ens podria semblar avui la suma d'aquests dos valors. És així que per saber si un cos anava més de pressa que un altre, Galileu (1564-1642) comparava la relació de les distàncies recorregudes per aquests cossos amb la relació dels temps corresponents.
La velocitat mitjana d'un cos es defineix com el quocient entre la variació de la posició o desplaçament i el temps transcorregut.
La velocitat instantània es defineix com la velocitat a què viatja un mòbil en un moment determinat. Per calcular-la es parteix de la definició de la velocitat mitjana i es fa tendir la variació de temps a zero -es prenen valors de temps molt petits, pròxims a zero-, de manera que obtenim la velocitat en un instant determinat.
La noció de velocitat instantània es va definir formalment per primera vegada per Pierre Varignon (1654-1722) el 5 de juliol de 1698, com la relació d'una longitud infinitament petita dx respecte d'un temps infinitament petit dt emprat en recórrer aquesta longitud. Per fer-ho, fa servir el formalisme del càlcul diferencial que havia posat en el punt catorze anys abans Leibniz (1646-1716).