La velocidad en la física que se utiliza para describir el movimiento de un objeto en términos del desplazamiento en un período de tiempo específico.
Es una magnitud vectorial, lo que significa que además de tener un valor numérico, también tiene una dirección y sentido.
La velocidad depende del desplazamiento que experimente el cuerpo en movimiento y no de la trayectoria o el recorrido que realiza.
La velocidad es una de las variables más esenciales en la descripción del movimiento, ya que permite entender cómo un objeto cambia su posición en el espacio a lo largo del tiempo.
Definición de Velocidad
De lo anterior, se puede definir la velocidad matemáticamente como la tasa de cambio de la posición de un objeto con respecto al tiempo.
Es la cantidad de espacio recorrido por un objeto en una unidad de tiempo.
La velocidad por ser una magnitud vectorial, se expresa en términos de magnitud escalar (la rapidez) y se incluye la dirección y sentido del movimiento.
Variables que intervienen en la Velocidad
En la velocidad intervienen varios factores que son necesarios conocer para comprender cómo funciona y cómo se aplica en diversos contextos.
- Magnitud y Dirección: La velocidad es una cantidad vectorial que tiene una magnitud y dirección. La magnitud se refiere a la rapidez con la que un objeto se mueve, mientras que la dirección indica hacia dónde se dirige.
- Unidad de Medida: La unidad de medida estándar para la velocidad en el Sistema Internacional (SI) es el metro por segundo (m/s). Sin embargo, es común que se exprese en kilómetros por hora (km/h) o millas por hora (mph).
- Variación en el Tiempo: La velocidad es una cantidad que implica un cambio en la posición de un objeto en relación con el tiempo.
- Tiempo: La velocidad guarda una relación inversa con el tiempo. Mientras mayor sea el tiempo requerido para realizar un desplazamiento específico, la velocidad asociada es menor. Del mismo modo, si el tiempo necesario para efectuar el desplazamiento disminuye, la velocidad se incrementa.
- Desplazamiento: El desplazamiento se refiere al trayecto más corto entre las ubicaciones inicial y final de un objeto, tomando en cuenta la dirección. A mayor desplazamiento en un período de tiempo, la velocidad es mayor, y viceversa, si el desplazamiento se reduce, la velocidad disminuye.
- Dirección: Una variable que influye en la velocidad es la dirección. Un cambio de dirección provocará una alteración en la velocidad del objeto.
Fórmulas de la Velocidad
La fórmula básica para calcular la velocidad promedio de un objeto se expresa como:
Donde:
V: es la velocidad.
d: es el desplazamiento.
t: es el tiempo transcurrido.
De esta fórmula se pueden despejar las variables de tiempo y desplazamiento.
Para recordar las ecuaciones utilizadas en la Velocidad, a pesar de ser sencillas, se suele utilizar la representación gráfica siguiente:
Para utilizar el triángulo, se cubre el símbolo de la incógnita a calcular y se utilizan las variables restantes con el símbolo de la operación matemática que las relaciona.
Unidades de Medición
Las unidades de medición comúnmente utilizadas son las del Sistema Internacional de Unidades (SI).
Para la velocidad se expresa en metros por segundo (m/s), el desplazamiento esta expresado en metros (m), mientras que el tiempo transcurrido en segundos (s).
Siempre se deben desarrollar los cálculos con las variables expresadas en las mismas unidades.
Sin embargo, en la vida cotidiana, es común expresar la velocidad en diferentes unidades como kilómetros por hora (km/h) o millas por hora (mph).
También se pueden emplear otras unidades de medida para el desplazamiento como centímetros (cm) y para el tiempo horas (h) y minutos (min), entre otras.
Es necesario realizar el cambio de unidades pertinentes y manejar un solo criterio de unidades de medida.
Ejercicios de Velocidad
Ejemplo 1: Un automóvil viaja a una velocidad constante de 90 mph (millas por hora) durante 3 horas y se desea conocer la distancia recorrida por el automóvil.
Solución:
Para calcular la distancia recorrida se emplea la fórmula:
Velocidad: V = 90 mph
Tiempo: t = 3 horas
Sustituyendo los valores en la ecuación se tiene:
Entonces, el automóvil recorrió una distancia de 270 millas.
Ejercicio 2: Un ciclista recorre una distancia de 30 kilómetros en 2 horas. ¿Cuál es la velocidad promedio del ciclista?
Solución:
Para calcular la velocidad promedio, se puede utilizar la fórmula:
De la cual se conoce que:
d =30 km
t =2 horas
Por lo tanto, la velocidad promedio del ciclista es de 15 kilómetros por hora.