La velocidad en física se refiere a la magnitud vectorial que indica la variación de la posición de un objeto por cada unidad de tiempo. Se trata de un concepto crucial para el estudio de la cinemática de los objetos.
El concepto de velocidad también se utiliza en muchas otras disciplinas además de la física. Así por ejemplo, también existen los conceptos de velocidad de reacción en química, velocidad de internet en informática o la velocidad de recuperación en educación física.
¿Qué es la velocidad?
En física definimos la velocidad como la una magnitud física que expresa el grado de desplazamiento de un cuerpo respecto a un punto en un determinado tiempo. Esta variación se expresa en el espacio, por lo tanto es un valor vectorial, que indica una magnitud y una dirección.
Existen dos tipos de velocidad: media y instantánea. La primera se calcula dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido, mientras que la velocidad instantánea corresponde al límite cuando el intervalo de tiempo tiende a cero.
Las unidades en el sistema internacional de unidades son metros por segundo (m/s), kilómetros por hora (km/h) o millas por hora (mph).
Tipos de velocidad: lineal y angular
La velocidad lineal es una magnitud física derivada que se define como el cociente entre el desplazamiento y el tiempo de un objeto que no cambia de dirección.
Sin embargo, cuando un cuerpo gira respecto a un eje aparece la velocidad angular ω. La velocidad angular indica la variación de la posición angular en el tiempo.
Los cuerpos en rotación tienen los dos tipos de velocidades: la angular, que indica la variación del ángulo y la velocidad tangencial que es la velocidad lineal con dirección tangente a la curvatura en cada momento.
Fórmulas de la velocidad
La velocidad se define como el cambio en la posición de un objeto respecto al tiempo.
Fórmula de la velocidad lineal
La fórmula de la velocidad media de un objeto es:
v = Δx/Δt
Donde:
v representa la velocidad.
Δx representa el cambio en la posición o el espacio recorrido (el vector de posición final menos el vector de posición inicial)
Δt representa el tiempo transcurrido.
La velocidad puede ser negativa, lo que significa que el objeto se está moviendo hacia atrás. También puede ser nula, lo que significa que el objeto no se está moviendo.
Fórmula de la velocidad angular
Para calcular la velocidad angular media se utiliza la siguiente fórmula:
ω = 2π/T
Donde,
ω es la velocidad angular en radianes por segundo
T es el periodo de rotación en segundos (el tiempo que el objeto tarda a dar una vuelta completa)
π es la constante PI.
Diferencia entre velocidad, rapidez y celeridad
La velocidad nos indica la variación de la posición de un objeto por unidad de tiempo. La variación de la posición se determina por la diferencia de dos vectores, por lo tanto, la velocidad es un vector que nos indica la dirección del objeto.
Por otro lado, celeridad y rapidez son dos sinónimos y se refieren a la magnitud física de la velocidad sin importar la dirección. La celeridad nos indica la variación de la distancia recorrida por unidad de tiempo pero no tenemos ninguna información sobre la dirección y la posición del objeto.
Sin embargo, es habitual hablar de velocidad refiriéndose a la celeridad.
Ejemplos de velocidad
Dependiendo de cómo se mueve un objeto o dependiendo de si está sometido a una aceleración se definen diferentes tipos de mo movimientos:
En el movimiento rectilíneo uniforme, el objeto tiene velocidad constante y no cambia de dirección.
En el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, el objeto no cambia de dirección pero su velocidad varía porqué está afectada por una aceleración constante. En este caso, la velocidad inicial y final son diferentes.
En el movimiento circular uniforme, el objeto gira sobre un eje pero no está sometido a ninguna aceleración (ni angular ni tangencial)
En el movimiento circular uniformemente acelerado, el objeto rota sobre un eje y está sometido a una aceleración constante que puede ser angular o lineal.
