Física/Cinemática/Velocidad

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En física, velocidad es la magnitud física que expresa la variación de posición de un objeto en función del tiempo, o distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo. Se suele representar por la letra  \vec{v}. La velocidad puede distinguirse según el lapso considerado, por lo cual se hace referencia a la velocidad instantánea, la velocidad promedio, etcétera. En el Sistema Internacional de Unidades su unidad es el metro por segundo {m}{s^{-1}} \, ó \frac{m}{s}.

En términos precisos, para definir la velocidad de un objeto debe considerarse no sólo la distancia que recorre por unidad de tiempo sino también la dirección y el sentido del desplazamiento, por lo cual la velocidad se expresa como una magnitud vectorial.

Velocidad media o velocidad promedio[editar]

La velocidad media o velocidad promedio informa sobre la velocidad en un intervalo dado. Se calcula dividiendo el desplazamiento (delta x) por el tiempo transcurrido (delta t):

\vec v = \frac{\Delta \vec x}{\Delta t} = \frac{\vec x_f -\vec x_i}{t_f-t_i}

Por ejemplo, si un objeto ha recorrido una distancia de 1 metro en un lapso de 31,63 segundos, el módulo de su velocidad media es:

\vec v = \frac{\Delta \vec x}{\Delta t} = \frac{\vec x_f - \vec x_i}{t_f-t_i} = \frac{1(m) - 0(m)}{31,63(s)-0(s)} = \frac{1(m)}{31,63(s)} = {0.0316(m/s)}

Al módulo de la velocidad se le llama rapidez.

Velocidad instantánea[editar]

Informa sobre la velocidad en un punto dado.

v= \lim_{\Delta t \to 0} \frac {\Delta s}{\Delta t} = \frac {d{s}}{dt}

En forma vectorial, la velocidad es la derivada (tangente) del vector posición respecto del tiempo:

\vec v= \frac {ds}{dt} \ \vec u_t = \frac {d{\vec r}}{dt}

donde \vec u_t es un versor (vector de módulo unidad) de dirección tangente a la trayectoria de cuerpo en cuestión y \vec r es el vector posición, ya que en el límite los diferenciales de espacio recorrido y posición coinciden.

Unidades de velocidad[editar]

  • Metro por segundo (m/s), unidad de velocidad del Sistema Internacional de Unidades
  • Kilómetro por hora (km/h) (uso coloquial)
  • Kilómetro por segundo (km/s) (uso coloquial)