La velocidad media es una cantidad vectorial que indica la diferencia entre las posiciones inicial y final de un movimiento.
La velocidad media es una cantidad vectorial que indica la diferencia entre las posiciones inicial y final de un movimiento.
Es decir, mide, en un intervalo de tiempo medio, la velocidad de desplazamiento de un cuerpo. Por lo tanto, depende solo de la diferencia entre las posiciones.
Vale la pena señalar que, en física, el concepto de velocidad es : una cantidad que identifica el desplazamiento de un cuerpo en un tiempo determinado. Hay dos tipos de velocidad: instantánea y media.
Por ejemplo, no importa si el cuerpo estuvo parado la mayor parte del tiempo o si aceleró. Tomemos como ejemplo una carrera de Fórmula 1.
En las carreras, los autos pueden alcanzar altas velocidades instantáneamente. Sin embargo, al final de la carrera tendrán que volver a su posición inicial. Así, la velocidad media durante todo el recorrido fue igual a cero.
fórmula de velocidad media
Para calcular la velocidad promedio, simplemente use la siguiente fórmula:
Entonces en la fórmula:
vm es la velocidad media (m/s)
ΔS es el desplazamiento (m/s)
SF es la posición final (m)
Finalmente, S0 es la posición inicial (m)0S
Cabe mencionar que la velocidad promedio no debe confundirse con el promedio de las velocidades, también llamada media armónica (un tipo de promedio).
Esto se debe a que la media armónica es cuando el tiempo empleado en cada parte del camino es igual para cada una de las velocidades.
Cálculo
Gráficamente, podemos entender la velocidad promedio como la pendiente de la línea de posición en función del tiempo. Por lo tanto , cuanto más empinada sea la línea, mayor será su velocidad media.
Por lo tanto, la velocidad promedio se mide por la pendiente de la línea. Mira el siguiente gráfico que relaciona la posición x con el tiempo:
Por tanto, para calcular la velocidad media del movimiento ilustrado por el gráfico, es necesario calcular su coeficiente angular.
Para ello elegiremos los puntos de t = 0 s y t = 0,5 s , respectivos a las posiciones x(t) = 0 m y x(t) = 1,5 m. De esta forma tenemos:
Al aplicar la fórmula, es posible notar que el móvil se mueve, en promedio, tres metros cada segundo.
En el siguiente gráfico tenemos la posición en función del tiempo de dos muebles diferentes, uno de los cuales (en amarillo) está acelerado. Verificar:
Note que, entre los instantes de tiempo t = 0.0 s y t = 1.0 s , los dos móviles recorrieron la misma distancia: x = 2.0 m.
Por lo tanto, en este intervalo de tiempo, a pesar de tener diferentes movimientos, los muebles tenían la misma velocidad promedio , sin embargo, esto ya no es así para instantes de tiempo mayores a t = 1.0 s.
Resulta que, al ser una cantidad vectorial, el desplazamiento debe calcularse como tal. Es decir, teniendo en cuenta la diferencia entre las posiciones final e inicial, en las tres direcciones del espacio.
Sin embargo, en algunos casos, solo se tiene en cuenta una dirección de movimiento, por lo que solo es necesario restar los módulos de las posiciones SF y S0 .
Ejemplo
Para hacer esto más claro, consideremos un ejemplo. Supongamos que un automóvil sale de una ciudad ubicada a orillas del kilómetro 640 de una carretera recta.
Dos horas después, se encuentra en el kilómetro 860 de esa misma carretera. ¿Cuál es la velocidad media de este coche?
Para calcular la velocidad media, tenemos que suponer que el desplazamiento del coche es igual al espacio total que recorre: 220 km.
Después de eso, tenemos que hacer la división entre esa distancia y el tiempo necesario para recorrerla. Entonces tenemos que:
Velocidad media y velocidad media
La velocidad promedio indica qué tan rápido se mueve un objeto. Esto es sin tener en cuenta la dirección y dirección de su movimiento.
En otras palabras, esta velocidad es un caso particular de la velocidad media, en la que el móvil siempre se mueve en el mismo sentido y en la misma dirección.
El significado de velocidad media es mucho más amplio, y puede referirse, por ejemplo, al movimiento de un cuerpo en las tres direcciones del espacio. Finalmente, la fórmula para calcular la velocidad media es:
Ejemplo
Para que entienda cómo se usa esta fórmula en la práctica, veamos un ejemplo. Supongamos que un viajero quiere recorrer 120 km a una velocidad media de 60 km/h.
Si el viajero recorrió las tres cuartas partes del viaje a una velocidad de 50 km/h, ¿cuánto tiempo le tomaría recorrer el resto del viaje para poder completarlo dentro de la velocidad promedio que había planeado?
En resumen, el viajero desea completar su viaje con una velocidad media de 60 km/m . Esto se debe a que el trayecto a cubrir es de 120 km y la duración de su viaje debe ser de 2 horas . Comprueba el cálculo:
El viajero recorrió las tres cuartas partes (¾) del viaje de 120 km (es decir, 90 km) a una velocidad de 50 km/h. Por lo tanto, tenemos que calcular el tiempo dedicado a esta parte del viaje.
El resultado indica que solo quedan 0.2 h para completar el camino, ya que el tiempo total debe ser de 2.0 h. Además, como hay 60 minutos en 1 hora, los viajeros deben completar su viaje en 12 minutos.
velocidad media vectorial
El cálculo se realiza de acuerdo con las reglas de la suma vectorial. Observe a continuación las posiciones (x0,y0) y (xF,yF) de un móvil en relación al referencial (0,0):
En la figura podemos ver un movimiento bidimensional, donde un mueble parte de la posición S0 (2, 5) y se desplaza a la posición SF (6, 1).
Por lo tanto, su desplazamiento, es decir, la diferencia entre las posiciones final e inicial, fue (4, -4). Las flechas rojas son los vectores de posición, que ubican el objeto en relación con el marco de referencia (0,0).
Supongamos que el desplazamiento ocurrió en un intervalo de tiempo igual a 2,0 segundos.
En este caso, para calcular la magnitud del vector velocidad promedio, es necesario determinar la magnitud del vector desplazamiento.
Ya que se puede obtener por el teorema de Pitágoras , ya que las direcciones x e y son perpendiculares entre sí:
Finalmente, después de determinar la magnitud del desplazamiento, basta con utilizar la fórmula de la velocidad media, dividiendo el resultado por el intervalo de tiempo en el que se produjo el movimiento. Entonces tenemos:
LEA MAS
Velocidad del Sonido – Qué es, cómo calcularla, características y aplicaciones
Velocidad de la luz, ¿qué es? Definición, características e índice de refracción
Movimiento uniforme: concepto, fórmulas, gráficos y velocidad constante
Velocidad de ascenso: Definición, características y cómo calcular