Velocidad (física): definición, magnitud y dirección del movimiento

Velocidad media

Para calcular la velocidad media de un objeto, dividimos su desplazamiento (su cambio de posición) por el tiempo que tardó en cambiar de posición.

v a v e r a g e = tiempo de desplazamiento ⇔ v a v e r a g e = Δ x Δ t ⇔ v a v e r a g e = x 2 - x 1 t 2 - t 1 ⇔ v a v e r a g e = x t {\displaystyle {v_{promedio}}={frac {texto{desplazamiento}}{texto{tiempo}}Leftrightarrow v_{promedio}}={{Delta x} {{Delta t}}Leftrightarrow v_{promedio}}={x_{2}-x_{1} \sobre t_{2}-t_{1}} Flecha izquierda v_{medias}={x sobre t}}

Por ejemplo, si un objeto se mueve 20 metros (m) hacia la izquierda en 1 segundo (s), su velocidad (v) sería igual a:

Velocidad instantánea

A diferencia de la velocidad media, la velocidad instantánea nos dice lo rápido que se mueve algo en un solo momento, porque la velocidad sólo puede cambiar con el tiempo.

v = lim Δ t → 0 Δ x Δ t = d x d t {\displaystyle v=\lim _{{Delta t\to 0}{{Delta x \\\\ta t}={dx \ta dt}}

El concepto de velocidad nos permite considerar dos formas diferentes de calcular la velocidad. El movimiento bidimensional nos obliga a utilizar la notación vectorial para definir las magnitudes físicas que se encuentran en la cinemática.

Distinción entre velocidad media y velocidad instantánea en relación con el movimiento bidimensional

Velocidad media

Para calcular la velocidad media de un objeto, dividimos su desplazamiento (su cambio de posición) por el tiempo que tardó en cambiar de posición.

v → a v e r a g e = intervalo de tiempo de desplazamiento ⇔ v → a v e r a g e = Δ r → Δ t ⇔ v → a v e r a g e = r → 2 - r → 1 t 2 - t 1 {\displaystyle {{sobreflecha}} {v}{promedio}}={frac {{desplazamiento}} {{intervalo de tiempo}} {{sobreflecha}}={Delta}{sobreflecha}{r}} \sobre Delta t} {Leftrightarrow {sobrerightarrow_v}_promedio}= {sobrerightarrow_r}_{2}-{sobrerightarrow_r}_{1} \N-sobre t_{2}-t_{1}}

donde: Δ r - {\displaystyle \Delta r-} es la distancia total recorrida en un intervalo de tiempo determinado Δ t {\displaystyle \Delta t} . Cada una de estas cantidades puede calcularse restando dos valores diferentes entrelazados dentro de la cantidad dada, por lo que r 2 - r 1 , t 2 - t 1 {\displaystyle r_{2}-r_{1},t_{2}-t_{1}} dan la deseada v = r t {\displaystyle v={r \\\ t}} .

Velocidad instantánea

Al contrario que la velocidad media, la velocidad instantánea nos indica la tasa de cambio a la que se mueve un objeto dado a lo largo de una trayectoria determinada en un momento dado, que normalmente tiende a ser infinitesimal.

v = lim Δ t → 0 Δ r → Δ t ⇔ v = d r → d t {\displaystyle v=lim _{{Delta t\to 0}{{Delta sobre flecha derecha{r}} \\Nsobre \NDelta t}\NFlecha izquierda v={{sobre flecha derecha{r}} \sobre dt}}

Cuando Δ t → 0 {\displaystyle \Delta t\arrow 0} , podemos ver que Δ r → 0 {\displaystyle \Delta r\arrow 0} . Teniendo esto en cuenta podemos conceptualizar esta tasa de cambio entre el vector de desplazamiento y el intervalo de tiempo utilizando el análisis matemático (más notablemente- Cálculo)

La velocidad también puede medirse comparando el movimiento de dos objetos. Esto se llama velocidad relativa. El segundo objeto se llama marco de referencia. Para encontrar la velocidad relativa, hay que restar la velocidad del marco de referencia a la velocidad del primer objeto. Por ejemplo, la Tierra se mueve a 67.000 millas por hora alrededor del Sol. Normalmente, no nos importa este movimiento. Así que restamos el vector que representa el movimiento de la Tierra del movimiento total.