Velocidad (física)

En este artículo se explica qué es la velocidad en física. Así pues, encontrarás cómo calcular la velocidad, ejemplos de valores de velocidades, cuáles son los diferentes tipos de velocidad y, por último, las diferencias entre la velocidad y otros conceptos de física.

¿Qué es la velocidad en física?

La velocidad es una magnitud que indica el cambio de posición de un cuerpo respecto al tiempo. En física, la velocidad se define como el cociente entre el desplazamiento y el intervalo de tiempo entre la posición inicial y la final.

Por lo tanto, un móvil veloz significa que recorre una gran distancia en poco tiempo. De manera que cuanto más veloz sea un cuerpo móvil, más distancia recorrerá en un periodo de tiempo.

En física, el símbolo de la velocidad es la letra v.

Ten en cuenta que la velocidad es una magnitud vectorial, de modo que en física se representa mediante un vector. Esto significa que la velocidad tiene dirección y sentido, que son los mismos que la dirección y el sentido del movimiento.

Fórmula de la velocidad

La velocidad es igual al desplazamiento (Δx) partido por la variación en el tiempo (Δt). Por lo tanto, en física para calcular la velocidad de un cuerpo se debe dividir la diferencia entre la posición final y la inicial por la diferencia entre el instante de tiempo final y el inicial (v=Δx/Δt).

Así pues, la fórmula para calcular la velocidad en física es la siguiente:

fórmula de la velocidad (física)

La velocidad se expresa en unidades de longitud partido por unidades de tiempo. Por lo tanto, la unidad de la velocidad en el Sistema Internacional (SI) es el metro partido por segundo (m/s).

Cabe destacar que para determinar la velocidad de un cuerpo solo se tiene en cuenta el desplazamiento, no se considera la distancia recorrida por el cuerpo.

Ejemplos de velocidad

Ahora que ya sabemos la definición de velocidad en física, vamos a ver varios ejemplos de valores de velocidades comunes en la vida cotidiana.

  • Velocidad de la luz en el vacío: 299 792 458 m/s
  • Velocidad del sonido en el aire: 343,2 m/s
  • Velocidad de crucero de un avión: 230 m/s
  • Velocidad máxima de un coche de Fórmula 1: 105 m/s
  • Velocidad del hombre más rápido: 10,4 m/s
  • Velocidad de la tortuga más rápida: 0,3 m/s
  • Velocidad de un electrón: 0,001 m/s

Tipos de velocidad

En física, los diferentes tipos de velocidad son:

  • Velocidad media
  • Velocidad instantánea
  • Velocidad promedio
  • Velocidad angular

A continuación se explica cada tipo de velocidad detalladamente y cómo se calcula cada tipo de velocidad.

Velocidad media

La velocidad media es la velocidad a la que un cuerpo móvil hubiera hecho un desplazamiento si se hubiera desplazado a velocidad constante durante todo el trayecto. Por lo tanto, la velocidad media se calcula dividiendo el desplazamiento entre el intervalo de tiempo transcurrido.

v_m=\cfrac{\Delta x}{\Delta t}=\cfrac{x_f-x_i}{t_f-t_i}

Donde:

  • v_m es la velocidad media.
  • \Delta x es el desplazamiento.
  • \Delta t es la variación del tiempo.
  • x_f es la posición final.
  • x_i es la posición inicial.
  • t_f es el instante de tiempo final.
  • t_i es el instante de tiempo inicial.

En general, cuando no se especifica qué tipo de velocidad se calcula, nos referimos a la velocidad media.

Velocidad instantánea

La velocidad instantánea es la velocidad que tiene un cuerpo móvil en un instante de tiempo determinado. Por lo tanto, un cuerpo móvil puede tener una velocidad instantánea diferente en cada instante de tiempo.

Matemáticamente, la velocidad instantánea se define como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo tiende a cero. Asimismo, la velocidad instantánea es igual a la derivada del vector posición respecto al tiempo. En definitiva, la fórmula para calcular este tipo de velocidad es la siguiente:

\displaystyle \vv{v_i}=\lim_{\Delta t\to 0}\vv{v_m}=\lim_{\Delta t\to 0}\frac{\Delta \vv{x}}{\Delta t}=\frac{d\vv{x}}{dt}

Donde:

  • \vv{v_i} es el vector velocidad instantánea.
  • \vv{v_m} es el vector velocidad media.
  • \Delta \vv{x} es el vector desplazamiento.
  • \Delta t es el intervalo de tiempo que tiende a 0, esto es, un intervalo de tiempo infinitamente pequeño.
  • \cfrac{d\vv{x}}{dt} es la derivada del vector posición respecto al tiempo.

Velocidad promedio

La velocidad promedio es la media aritmética de la velocidad final y la velocidad inicial de un cuerpo en un trayecto. Por lo tanto, la velocidad promedio se calcula sumando la velocidad final y la velocidad inicial del cuerpo y luego dividiendo entre dos.

v_{prom}=\cfrac{v_f+v_i}{2}

Donde:

  • v_{prom} es la velocidad promedio.
  • v_f es la velocidad final.
  • v_i es la velocidad inicial.

Velocidad angular

La velocidad angular es la velocidad de rotación de un cuerpo, es decir, la velocidad angular es la velocidad a la que gira un objeto. En definitiva, la velocidad angular indica cuánto de rápido cambia la posición angular de un cuerpo.

La velocidad angular es igual al desplazamiento angular (Δθ) partido por el incremento de tiempo (Δt). De modo que para calcular la velocidad angular media se debe dividir la diferencia entre la posición angular final y la posición angular inicial por la diferencia entre el tiempo final y el tiempo inicial.

\omega=\cfrac{\Delta \theta}{\Delta t}=\cfrac{\theta_f-\theta_i}{t_f-t_i}

Donde:

  • \omega es la velocidad angular.
  • \Delta \theta es el incremento de la posición angular.
  • \Delta t es el incremento del tiempo.
  • \theta_f es la posición angular final.
  • \theta_i es la posición angular inicial.
  • t_f es el instante de tiempo final.
  • t_i es el instante de tiempo inicial.

Velocidad y rapidez

En este apartado veremos cuál es la diferencia entre la velocidad y la rapidez en física, pues son dos conceptos de cinemática muy parecidos.

La rapidez se define como el cociente entre la distancia recorrida por un cuerpo y el tiempo transcurrido en recorrer dicha distancia.

Por lo tanto, la diferencia entre la velocidad y la rapidez es la distancia considerada para hacer su cálculo. En el cálculo de la velocidad se toma el desplazamiento, es decir, la diferencia entre la posición final y la posición inicial, en cambio, la rapidez se calcula a partir de la distancia total recorrida.

Velocidad y celeridad

A continuación se muestra la diferencia entre la velocidad y la celeridad, ya que son dos conceptos físicos diferentes.

La celeridad es el módulo de la velocidad, es decir, en física el término celeridad se refiere al módulo del vector velocidad.

Por lo tanto, la diferencia entre la velocidad y la celeridad es que la velocidad es una magnitud vectorial, en cambio, la celeridad es una magnitud escalar. En concreto, la celeridad es el módulo del vector velocidad.

Ver: Celeridad

Velocidad y aceleración

Para terminar, veremos en qué se diferencia la velocidad y la aceleración ya que son dos magnitudes que están relacionadas matemáticamente.

La aceleración es una magnitud que indica la variación de la velocidad por unidad de tiempo.

Así pues, la diferencia entre la velocidad y la aceleración es que la velocidad muestra la variación de la posición respecto al tiempo, mientras que la aceleración indica la variación de la velocidad respecto al tiempo.

2 comentarios en “Velocidad (física)”

  1. Sebastián José

    Excelente conceptualización objetiva y precisa .felicitaciones sigan así además es muy explícita mil gracias.

    1. Ingenierizando

      ¡Muchísimas gracias Sebastián! ¡Me alegra de que te haya resultado útil la explicación!

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