Velocidad y velocidad: diferencia y ejemplos

Física en la pista de carreras

Todos los años, a fines de febrero, los fanáticos de las carreras acuden a Daytona, Florida, para una carrera de autos de 500 millas. Las 500 Millas de Daytona se han convertido en una institución estadounidense, observada por millones de personas en todo el mundo. En 2013, Jimmie Johnson tomó la bandera a cuadros, ganando la carrera con una velocidad promedio vertiginosa de 159 millas por hora. Hora del examen sorpresa de física: ¿Cuál fue la velocidad promedio de Jimmie Johnson? Sea honesto, ¿cuántos de ustedes dijeron 159 millas por hora? La respuesta correcta es 0 millas por hora. La razón de esta dramática diferencia radica en la sutil distinción entre velocidad y velocidad.

Velocidad

La mejor manera de comenzar a examinar la diferencia entre velocidad y velocidad es mirar el velocímetro de su automóvil. La próxima vez que esté en su automóvil en la carretera, hágalo. ¿Qué dice? Asumiré que siempre obedece el límite de velocidad, por lo que si el límite de velocidad es de 65 millas por hora, su velocímetro debería leer 65 millas por hora. Esto significa que si conduce durante 65 millas, le llevará una hora.

No importa adónde conduzca, cuántos giros tome la carretera o si se encuentra en una pista circular grande. La velocidad solo se refiere a la cantidad de terreno que ha recorrido durante el tiempo que ha estado conduciendo. Para darle una definición oficial, la velocidad es la distancia que se recorre durante un período de tiempo específico, independientemente de la dirección recorrida. Dado que no hay componente direccional, la velocidad debe ser una cantidad escalar.

En física, puede calcular la velocidad promedio tomando la distancia total recorrida y dividiéndola por el tiempo total requerido para recorrer esa distancia.

Velocidad media = distancia / tiempo total

Entonces, si sabemos que Jimmie Johnson condujo 500 millas, y les digo que tomó 3.14 horas, podemos calcular su velocidad promedio.

Velocidad promedio = 500 millas / 3,14 horas = 159 millas / hora

Recuerde, por la velocidad, no importa que estuviera conduciendo en un gran círculo. Pero ese círculo importará pronto.

Velocidad

La velocidad es una cantidad escalar, por lo que probablemente pueda adivinar que la velocidad tiene una cantidad vectorial correspondiente que combina la rapidez con la que viaja un objeto y su dirección de viaje. Esta cantidad vectorial es la velocidad , definida como la velocidad a la que un objeto cambia de posición.

Recuerde que en física un cambio de posición desde su punto de partida hasta su punto final es el desplazamiento de un objeto. Aquí no importa la ruta exacta, solo la distancia directa de principio a fin. El desplazamiento siempre tiene una magnitud y una dirección.

Veamos la ecuación para la velocidad promedio:

Velocidad media = desplazamiento / tiempo

En esta ecuación, la velocidad está representada por una letra v con una barra encima. Esta línea indica que queremos un promedio. El cambio en el desplazamiento es delta s y el cambio en el tiempo es delta t .

Para ilustrar la velocidad, volvamos a Daytona. Calculamos la velocidad promedio de Jimmie Johnson, pero ¿qué pasa con su velocidad promedio? La pista de Daytona tiene la forma que se ve a continuación. El punto de la pista donde se encuentra el coche sirve tanto de línea de salida como de llegada.

Si trazamos el camino de Jimmie a lo largo de la pista durante una vuelta, comienza y termina en la misma posición, lo que hace que su desplazamiento total sea 0. Aunque conduce muchas vueltas y cubre 500 millas, siempre comienza y termina en el mismo punto, haciendo su desplazamiento total para toda la carrera 0. Para calcular su velocidad promedio:

Velocidad promedio = 0 millas / 3,14 horas = 0 millas / hora

Como puede ver, su velocidad fue de 159 millas por hora, pero su velocidad fue de 0 millas por hora.

Ejemplos de velocidad media

Pero resolver la velocidad y obtener 0 probablemente no ayude a mucha gente a entender esto. Veamos otro problema de velocidad para intentar aclarar las cosas. Decides caminar desde tu casa hasta la tienda, tomando la ruta azul de abajo para llegar allí. Cubre 225 metros en total. La caminata te lleva 2 horas.

Primero, encontremos su velocidad promedio.

Velocidad media = distancia / tiempo total = 225 m / 2 h = 113 m / h

Ahora, despejemos la velocidad promedio. Recuerde, la velocidad depende del desplazamiento total, no de la distancia total recorrida. En este caso, caminó una distancia de 225 metros en 2 horas, pero su desplazamiento desde su posición inicial (su casa) a su posición final (la tienda) es de solo 54,1 metros al noreste, representado por la línea verde.

Velocidad media = desplazamiento / tiempo

Desplazamiento = Delta s = 54,1 m NE

Velocidad promedio = 54,1 m noreste / 2 h = 27,1 m / h NE

Dado que la velocidad es una cantidad vectorial, debe recordar incluir en qué dirección se movió. En este caso, la tienda está al norte y al este de su casa, por lo que se movió a una velocidad promedio de 27,1 metros cada hora en dirección noreste. A la velocidad no le importa que hayas caminado primero hacia el este, luego hacia el sur, luego hacia el este nuevamente, y así sucesivamente, solo que terminaste al noreste de donde comenzaste.

¿Preguntas sobre trucos de velocidad?

Quiero terminar esta lección con un par de preguntas para evaluar su comprensión de estos dos conceptos.

Número 1: ¿Puedes moverte con velocidad constante pero no con velocidad constante?

Haga una pausa por un minuto si quiere pensar en esta pregunta. ¿Listo para la respuesta? La respuesta es sí. Camine en círculo, asegurándose de caminar a la misma velocidad todo el tiempo. Dado que está cambiando constantemente de dirección, su velocidad está cambiando aunque su velocidad no. Una velocidad constante requiere tanto una velocidad constante como una dirección invariable.

Número 2: ¿Puedes moverte con velocidad constante pero no con rapidez constante?

Tómate un minuto. Listo? La respuesta aquí es no. Como acabo de decir, la velocidad constante requiere tanto una velocidad constante como una dirección invariable. Si cambia su velocidad en absoluto, incluso si se mueve en línea recta, su velocidad debe cambiar.

Resumen de la lección

Revisemos.

La velocidad y la velocidad son conceptos relacionados en física. La velocidad es la distancia recorrida durante un período de tiempo específico, independientemente de la dirección recorrida. La velocidad es una cantidad escalar y se puede calcular mediante la siguiente ecuación:

Velocidad media = distancia / tiempo total

La velocidad es la velocidad a la que un objeto cambia de posición. Al calcular la velocidad, debe tener en cuenta el desplazamiento total del objeto, no la distancia total recorrida por ese objeto. Tanto el desplazamiento como la velocidad son cantidades vectoriales, por lo que debe incluir una dirección de viaje para que sea correcta. La ecuación de la velocidad es:

Velocidad media = desplazamiento / tiempo

Los resultados del aprendizaje

Al completar esta lección, podrá:

• Definir velocidad y velocidad
• Recuerda las fórmulas para encontrar velocidad y rapidez.