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¿Qué es la velocidad?


Tubo de Pitot


En el estudio del movimiento no sólo es importante conocer qué tan rápido es éste, sino también conocer su dirección. Esta información se agrupa en un concepto definido en la Física como Velocidad.

¿Cómo se puede determinar la dirección del viento?
En la sección ¿Qué es la rapidez? se mostró como medir la rapidez instantánea del viento, en está sección se muestra con qué instrumento se puede determinar la dirección de la velocidad.

La veleta.
La veleta sirve para indicar la dirección del viento. Te invito para que construyas tu propia veleta.

 

¿Qué es la velocidad?
Es una Magnitud vectorial que se ha definido para describir no solamente la rapidez con la que se mueve un cuerpo sino también la dirección en que lo hace, determinando la dirección por medio del ángulo formado por dos semi-rectas, una de ellas tomada como referencia y la otra paralela al desplazamiento.
En la figura el avión se dirige a 10 m/s (rapidez) en la dirección 45° al Nor-Este. En este caso una de las semi-rectas es paralela al Ecuador y la otra es paralela al desplazamiento del avión.
La velocidad, además, es una magnitud relativa al sistema de referencia desde el cual se observa el movimiento, por consiguiente distintos observadores de un mismo movimiento medirán velocidades diferentes de acuerdo a su plataforma de observación, obteniendo no solamente rapideces diferentes, sino también direcciones diferentes.


Para aumentar la comprensión de esta idea, imagine que está Ud. sentado en una rueda de parque y tiene enfrente a un compañero/a de clase con el cual juegan a lanzarse una pelota. Si la rueda de parque está detenida, no tendrán problema alguno en atrapar la pelota; pero si alguien pone la rueda en movimiento, surgirá una dificultad para alcanzarla, aunque el lanzador apunte directamente al receptor. Dependiendo del sentido en que gire la rueda, tendrán que lanzarla a un costado o a otro para que el contrario pueda recibirla. Por otra parte, tendrán Uds. la percepción de que la pelota ¡realiza una curva extraña!, versión que no coincidirá con la de un observador externo en tierra. Esa diferencia de opiniones, es una muestra de la relatividad del movimiento. (Practica este juego en el parque y comprueba lo que aquí se dice)

Tipos de velocidad.
Un objeto material cualquiera puede moverse de diferentes maneras, puede hacerlo con una rapidez constante o variable, puede moverse en línea recta o curva, puede ir y venir en una dirección determinada, etc. Aunque son prácticamente infinitas las formas de moverse, sólo hay dos tipos de velocidad para describirlos, la velocidad que en cada instante de tiempo tienen los cuerpos cuando se mueven en un cierto intervalo de tiempo y, una velocidad que da cuenta de la rapidez con que ocurrió todo el proceso en ese intervalo de tiempo y de la dirección espacial efectiva en la cual ocurrió. La primera se llama velocidad instantánea y la segunda se llama velocidad promedio o velocidad media.

Se define primero la velocidad media por ser más simple que la velocidad instantánea. En la figura el cuerpo que se mueve en línea recta lo hace con la velocidad media del movimiento realizado por el cuerpo en la trayectoria curva. La dirección de la velocidad media es la de la línea recta entre los puntos y la dirección de la velocidad instantánea está representada por el segmento tangente a la curva en cada punto de ella.

Velocidad media.
La magnitud de la velocidad media es el cociente entre el número que representa la magnitud del desplazamiento durante un intervalo de tiempo y el número que representa al intervalo de tiempo transcurrido:

 



Velocidad instantánea.
Definir la velocidad en un instante de tiempo parece contradictorio, pues cuando un objeto se desplaza necesariamente ha transcurrido el tiempo, pero en cambio el término instantáneo parece indicar lo contrario. La definición rigurosa de velocidad instantánea escapa del alcance de este trabajo, pero explicaremos aquí el proceso para medirla en forma aproximada.


Cuando un cuerpo se mueve con velocidad variable y se quiere medir la velocidad en un determinado instante de tiempo del movimiento, se hace el cociente entre un desplazamiento muy corto y el intervalo de tiempo empleado en recorrerlo, tomando como parte del intervalo de tiempo al instante de interés, este resultado es tan sólo aproximado, pues lo corto de un intervalo de tiempo o de una distancia depende de la capacidad de los instrumentos desarrollados hoy en día para medirlos.

Significado de la velocidad media.
Para comprender el significado de la velocidad media se estudiará el siguiente caso.
Una persona sale de paseo en carro desde la ciudad donde vive a un pueblo cercano, en el camino se estaciona para echar gasolina, avanza hasta un puesto de comida y se detiene de nuevo para comer, se desvía del camino por un camino con muchas curvas y luego regresa al camino principal que es recto, luego avanza hasta que llega a su destino. El cuenta kilómetros marca 70 km de recorrido, entre la ciudad y el pueblo hay una distancia de 50 km en línea recta y tarda 1 hora en hacer el viaje.



Este es un movimiento realizado con velocidad variable: al comenzar el paseo, el carro parte del reposo, luego se detiene a comer o a echar gasolina entonces su rapidez se reduce a cero, cuando aborda la parte curva del camino tiene que cambiar de dirección constantemente y al final al llegar a su destino se detiene de nuevo. El desplazamiento efectivo en este viaje fue de 50 km. y fue recorrido en 1 hora, por consiguiente la magnitud de la velocidad media es de 50km/hora y su dirección es la de la línea recta que une la ciudad con el pueblo. Si el vehículo pudiese moverse en línea recta de la ciudad al pueblo con una rapidez constante de 50km/hora emplearía el mismo tiempo, es decir una hora. ¿Cuál fue la rapidez media del movimiento y qué significa? Para contestar esta pregunta recuerda que la rapidez no es un vector y que rapidez media no es lo mismo que la magnitud de la velocidad media.



 
 
 
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