Velocidad en Física

Revisado por Stephen Rhoton

Graduado en Ingeniería de Sistemas Biológicos

La velocidad es una magnitud física que expresa la relación entre el cambio de posición de un objeto y el tiempo empleado para ello, así como su dirección y sentido. Como tiene en cuenta la dirección y sentido del desplazamiento, la velocidad es una magnitud vectorial.

La unidad de la velocidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro por segundo (m/s). El símbolo utilizado para representar esta magnitud es v o $negrita v con negrita arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima$ .

Para calcular la velocidad, hemos de saber la distancia entre dos puntos y el tiempo dedicado en desplazarse de un punto al otro:

$v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima igual fracción numerador triángulo x entre denominador triángulo t fin fracción igual fracción numerador x subíndice 1 menos x subíndice 0 entre denominador t subíndice 1 menos t subíndice 0 fin fracción$

En el que:

$negrita v con negrita arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima$ es la velocidad en metros por segundo;
x₀ es la posición inicial del objeto, y x₁, la posición final, ambos en metros; y
t₀ es el tiempo inicial del objeto, y t₁, el tiempo final, ambos en segundos;

En concreto, la velocidad implica el desplazamiento de un objeto dentro de una determinada cantidad de tiempo. Toma en cuenta la rapidez, pero, al ser una magnitud vectorial, precisa de dirección y sentido. De allí que velocidad y rapidez no sean lo mismo.

Galileo Galilei fue el primero en formular científicamente el concepto de velocidad. Estudió el movimiento de los cuerpos en un plano inclinado, dividiendo la distancia recorrida de un objeto por el tiempo empleado. Así, ideó el concepto de velocidad, que no es más que una variación de la distancia recorrida por unidad de tiempo.

Vea también Magnitud.

Tipos de velocidad en física

Velocidad media

La velocidad media es el cociente del desplazamiento de un objeto, desde un punto inicial a uno final, por el tiempo que tarda en finalizar dicho desplazamiento. También se llama velocidad promedio.

Por ejemplo, imaginemos la situación siguiente:

Una persona tarda 6 segundos en recorrer los 20 metros del punto A al punto B.
Después, tarda 4 segundos en recorrer los 18 metros del punto B al punto C.
Finalmente, tarda 11 segundos en recorrer los 39 metros del punto C al punto D.

Para calcular la velocidad media del ejemplo, hemos de sumar las distancias entre los diferentes puntos y dividirlas por el tiempo que se ha tardado en recorrer todos los trayectos. Es decir:

$v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima igual fracción numerador incremento x subíndice A B fin subíndice más incremento x subíndice B C fin subíndice más incremento x subíndice C D fin subíndice entre denominador incremento t subíndice A B fin subíndice más incremento t subíndice B C fin subíndice más incremento t subíndice C D fin subíndice fin fracción v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima igual fracción numerador 20 espacio m más 18 espacio m más 39 espacio m entre denominador 6 espacio s más 4 espacio s más 11 espacio s fin fracción igual fracción numerador 77 espacio m entre denominador 21 espacio s fin fracción igual 3 coma 67 espacio inclinada fracción m entre s$

Por lo tanto, la persona tuvo una velocidad media de 3,67 m/s.

Velocidad instantánea

La velocidad instantánea es aquella a la que un objeto se desplaza en un momento y punto determinado de su trayectoria.

Sigamos con el ejemplo anterior. Habíamos calculado la velocidad promedio desde el inicio (punto A) hasta el final (punto D). No obstante, también podemos calcular la velocidad instantánea que tiene la persona al final de cada trozo.

Para saber qué velocidad instantánea tuvo la persona al llegar al punto B, hemos de dividir los 20 metros por los 6 segundos que tardó:

$v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima subíndice B igual fracción numerador 20 espacio m entre denominador 6 espacio s fin fracción igual 3 coma 33 espacio inclinada fracción m entre s$

Si asumimos una velocidad constante a lo largo de este trozo, la persona tenía una velocidad instantánea de 3,33 m/s al llegar al punto B.

Velocidad constante

La velocidad constante es aquella que tiene un objeto al desplazarse en una dirección, sentido y rapidez constantes, durante una cantidad determinada de tiempo. Cualquier cambio de dirección supondrá variaciones en la velocidad.

Ilustremos esto con el siguiente caso:

Un dron sobrevuela un campo circular de 650 metros de diámetro en 52 segundos.
Luego, el dron sobrevuela un complejo de edificios de 300 metros de extensión en 24 segundos.

Si calculamos las velocidades en ambos trayectos, vemos que el dron ha mantenido la misma velocidad:

$v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima subíndice 1 igual fracción numerador 650 espacio m entre denominador 52 espacio s fin fracción igual 12 coma 5 espacio inclinada fracción m entre s v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima subíndice 2 igual fracción numerador 300 espacio m entre denominador 24 espacio s fin fracción igual 12 coma 5 espacio inclinada fracción m entre s$

O sea, el dron tuvo una velocidad constante de 12,5 metros por segundo. Este concepto está ligado con el M.R.U. o movimiento rectilíneo uniforme.

Vea también Movimiento rectilíneo uniforme.

Velocidad angular

La velocidad angular es la medida de velocidad con que ocurre un movimiento de rotación. Como tal, expresa el ángulo descrito en la unidad de tiempo por el radio de un cuerpo que gira en torno de un eje. Este tipo de velocidad también se aplica a objetos orbitando alrededor de un punto central u otro objeto.

La velocidad angular se simboliza como ω, y se expresa en radián por segundo, o rad/s, en el Sistema Internacional. Por ejemplo, supongamos que el dron orbita en el perímetro del campo circular, en un radio de 325 metros, y tarda 82 segundos en completar la vuelta.

Podemos calcular la velocidad angular como:

$omega igual fracción numerador Á n g u l o espacio d e espacio r o t a c i ó n entre denominador T i e m p o fin fracción igual fracción numerador normal pi entre denominador 82 espacio s fin fracción omega igual 0 coma 383 espacio r a d dividido por s$

Luego, podemos convertir esta velocidad angular en lineal con la siguiente ecuación, donde r es el radio del campo:

$v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima igual omega por r igual fracción numerador normal pi entre denominador 82 espacio s fin fracción por 325 espacio m v con arpón derecho con anzuelo hacia abajo encima igual 12 coma 45 espacio m dividido por s$

Podemos concluir que el dron recorrió todo el perímetro del campo circular con una velocidad de 12,45 m/s.

Diferencia entre velocidad y rapidez

Tanto la velocidad como la rapidez son consideradas magnitudes físicas. Sin embargo, la rapidez solo evalúa la relación entre la distancia recorrida y el tiempo dedicado.

La principal diferencia radica en que la velocidad también toma en cuenta la dirección y sentido, mientras que la rapidez, no. Esto quiere decir que la velocidad es una magnitud vectorial y la rapidez es una magnitud escalar.

Otra diferencia es que la rapidez toma en cuenta toda la trayectoria para su cálculo. Con la velocidad, solo necesitamos la distancia entre dos puntos.

Vea también Rapidez.

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Cómo citar: (16/11/2023). "Velocidad en Física". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/velocidad/ Consultado:

Revisión científica Stephen Rhoton

Stephen se graduó en 2017 en Ingeniería de Sistemas Biológicos, y finalizó en 2020 los estudios del máster en Tecnologías Facilitadoras para la Industria Alimentaria y de Bioprocesos. Cursó ambos en EEAABB (Escuela de Ingeniería Agroalimentaria y de Biosistemas de Barcelona).

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