jueves, 28 de noviembre de 2013

Velocidad

En este tema voy a explicar el concepto de velocidad. Todos tenemos noción de que la velocidad se refiere a qué tan rápido se mueve algo. Por ejemplo, sabemos que un auto se mueve con mayor velocidad que una bicicleta, o que una liebre es más veloz que una tortuga.

La velocidad se expresa frecuentemente en Km/hr (kilómetros por hora); estas unidades de medición nos dicen cuántos kilómetros recorre un objeto en cada hora. Por ejemplo, si un auto se mueve con velocidad de 60 Km/hr significa que en una hora recorrerá 60 Km, en la siguiente hora recorrerá otros 60 Km, y así sucesivamente.

La velocidad también se puede expresar en m/seg (metros por segundo). Por ejemplo, una velocidad de 60 Km/hr equivale a 16.6 m/seg (es la misma velocidad pero expresada en otras unidades de medición). Por lo tanto, un auto que va a 60 Km/hr (16.6 m/seg) recorrerá 16.6 metros en un segundo, recorrerá otros 16.6 metros en el siguiente segundo, y así sucesivamente.

Algunas velocidades de objetos y seres vivos son las siguientes:


Curiosamente en el estudio de la física se ha determinado también la velocidad de “cosas raras” a las que no pensaríamos atribuirles esta propiedad. Dos de estas “cosas raras” son el sonido y la luz. Los científicos han medido la velocidad a la que viajan el sonido y la luz. El sonido se desplaza a la velocidad de 1188 Km/hr (330 m/seg) y la luz se desplaza a la increíble velocidad de ¡1 080 000 000 Km/hr! (¡300 000 000 m/seg!). La luz es lo más veloz que existe en el universo; ninguna otra cosa puede alcanzar la velocidad de la luz.

Matemáticamente la velocidad se calcula dividiendo la distancia recorrida por el objeto (que se representa Ds) entre el tiempo que tarda en hacerlo (que se representa Dt). Por lo tanto, la fórmula para calcular la velocidad es:

Por ejemplo, un guepardo (el animal terrestre más veloz) puede correr una distancia de 390 metros en un tiempo de 14 segundos; entonces su velocidad será:


Otro ejemplo: Un águila puede volar una distancia de 600 metros en 30 segundos; entonces su velocidad será:


Con la fórmula de velocidad también se puede calcular la distancia recorrida en cierto tiempo por un objeto que tiene una velocidad determinada. Para ello, hay que despejar Ds de la fórmula:


Por ejemplo, un avión vuela de la ciudad de México a Acapulco con una velocidad de 600 Km/hr. Si hace el recorrido en un tiempo de 30 minutos (0.5 horas), ¿cuál es la distancia entre estas ciudades?


Otro ejemplo: La luz viaja a 300 000 000 m/seg y tarda 500 segundos (un poco más de 8 minutos) en viajar del sol a la Tierra. ¿Cuál es la distancia entre el sol y la Tierra?


La fórmula de velocidad también es útil para calcular el tiempo necesario para que un objeto que tiene una velocidad determinada recorra cierta distancia. Para ello, hay que despejar Dt de la fórmula:


Por ejemplo, un atleta puede correr a una velocidad de 10 m/seg. ¿En cuánto tiempo correrá la prueba de 100 metros planos?


Otro ejemplo: El sonido viaja a 330 m/seg. ¿Cuánto tiempo tardaremos en escuchar el sonido de un relámpago que ocurre a una distancia de 500 metros?


En todos los ejemplos de este tema, supuse que la velocidad de los objetos era constante, es decir, que no cambiaba. Sin embargo, en la realidad muchas veces la velocidad de los objetos no es constante. Esto conduce a otras complicaciones que analizaré en un tema futuro.