Tipos de velocidad y sus características
Los tipos de velocidad son la velocidad constante, la velocidad variable, la velocidad instantánea, la terminal y la media. La velocidad es un término muy usado de la física para describir el movimiento de objetos. La velocidad mide el movimiento de los objetos en función de su rapidez y dirección.
Es importante conocer la diferencia entre velocidad y rapidez para entender los conceptos siguientes. La rapidez de un objeto mide la distancia que recorre durante un período de tiempo específico.
La rapidez es una medida escalar, ya que solo define la magnitud del movimiento. La velocidad, en cambio es una cantidad vectorial ya que describe tanto la rapidez como la dirección del movimiento.
Los principales tipos de velocidad
1- Velocidad constante
Un objeto con una velocidad constante no cambia en rapidez ni en dirección. Los únicos objetos que se califican como moviéndose a una velocidad constante son los que se mueven en una línea recta a una velocidad que se mantiene continua.
Un objeto fuera de un sistema solar, en el espacio interestelar, que no está bajo la influencia de fuerzas externas podría ser descrito como un objeto que se mueve con una velocidad constante.
Un ejemplo perfecto sería un asteroide o un cometa, siempre y cuando esté bastante lejos de los efectos de la gravedad de la Tierra.
También, si alguien está conduciendo por una carretera y se da cuenta de que se necesitan intervalos de tiempo iguales para viajar de un poste de luz a otro, esto sería una indicación de que está viajando a velocidad constante.
La fórmula para determinar la velocidad constante es igual a la división del desplazamiento por el tiempo:
- v – velocidad en m / s, km / h, etc.
- d – desplazamiento en m, km, etc.
- d – intervalos de tiempo en s, o h
Se puede observar que, dado que el desplazamiento es un valor positivo o negativo, la velocidad tendrá la misma notación direccional. La similitud en el signo para la velocidad y el desplazamiento, se produce porque el intervalo de tiempo es siempre positivo.
2- Velocidad variable
Los objetos con velocidad cambiante presentan modificaciones en la velocidad o dirección durante un período de tiempo. Los cambios en la velocidad de los objetos se miden con la aceleración.
Los objetos con una velocidad constante y una dirección cambiante también se están acelerando. Cometas y asteroides dentro del sistema solar son ejemplos de objetos con velocidad cambiante, ya que su velocidad o dirección está influenciada por la gravedad.
Como este tipo de velocidad es el cambio de rapidez o de dirección, también se considera como aceleración.
Matemáticamente, la aceleración es igual al cambio de velocidad dividido por una cantidad específica de tiempo. Un coche que aumenta su velocidad en 10 millas por hora (16 km por hora) cada dos segundos, está acelerando a 5 millas por hora (8 km por hora) cada segundo.
Los cambios en la dirección de un objeto también constituyen aceleración y usualmente se muestran usando un gráfico. La aceleración no siempre es el resultado de cambios en la velocidad. Puede existir aceleración incluso si la velocidad es constante.
Se experimenta este tipo de aceleración, por ejemplo, al montar una bicicleta alrededor de una curva. Aunque se pueda tener una velocidad constante, el cambio de dirección significa que se está acelerando.
3- Velocidad instantánea
La velocidad instantánea es un método para determinar la rapidez con que un objeto está cambiando su velocidad o dirección en un momento dado.
La velocidad instantánea se determina reduciendo el período de tiempo usado para medir la aceleración a una cantidad tan pequeña que el objeto no se acelera durante el período de tiempo dado.
Este método de medir la velocidad es útil para producir gráficos que miden una serie de cambios en la velocidad. Se define como un cambio de dirección y velocidad en un punto particular en el tiempo. Los cambios ocurren en puntos concretos de un gráfico.
4- Velocidad terminal
La velocidad terminal es un término usado para describir el movimiento de un objeto que cae libremente a través de la atmósfera. Los objetos que caen al suelo en un vacío se acelerarán constantemente hasta llegar al suelo.
Un objeto que cae a través de la atmósfera, sin embargo, eventualmente dejará de acelerarse debido a cantidades crecientes de resistencia al aire.
El punto en el que la resistencia del aire es igual a la aceleración causada por la gravedad – o cualquier fuerza que actúe sobre el objeto – se conoce como velocidad terminal.
Dicho de otra manera, se usa para definir objetos que caen a través de la atmósfera, que como se dijo se ven afectados por cambios en la resistencia del aire, por lo que la gravedad toma el relevo y hace que el objeto se acelere hacia el suelo.
5- Velocidad media
La velocidad media define la velocidad intermedia que alcanza un objeto a través de un cambio de posición con respecto al tiempo.
Por lo tanto, la velocidad media depende solamente de la posición inicial y de la posición final del objeto y no depende de la trayectoria tomada por el objeto para alcanzar la posición final desde su posición inicial.
Según la trayectoria que recorre un objeto, la velocidad puede ser de dos tipos: velocidad lineal y velocidad angular.
- Velocidad lineal: define el movimiento del objeto en una recta.
- Velocidad angular: define el movimiento del objeto en la dirección circular.
La velocidad lineal se denota por “v” y la velocidad angular se denota por “ω” entonces la relación entre ambas velocidades es:
V = ωr [rad / seg]
Cada uno de los elementos de la fórmula significa lo siguiente:
- V = velocidad lineal del objeto.
- ω = velocidad angular del objeto.
- r = radio de curvatura a lo largo del cual se mueve el objeto.
Referencias
- Thompson, D. (2017). “The Types of Velocity”. Recuperado de sciencing.com.
- Grant, C. (2012). “What are the different types of velocities? About velocity”. Recuperado de enotes.com.
- Gaddy, K. (2013). “What are the three types of changes in velocity?”. Recuperado de prezi.com.
- Equipo editor de Tutor Vista. (2017). “Velocity”. Recuperado de physics.tutorvista.com.
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- Moe, A. (2015). “Various types of velocity cubes”. Recuperado de geocap.atlassian.net.
- Resnick, R and Walker, J. (2004). “Fundamentals of Physics, Wiley”; 7ma sub-edición.