Velocidad

La velocidad de un objeto es la tasa de cambio de su posición con respecto a un marco de referencia y es una función del tiempo. La velocidad es equivalente a una especificación de la velocidad y la dirección del movimiento de un objeto (por ejemplo,60  km/h al norte). La velocidad es un concepto fundamental en cinemática , la rama de la mecánica clásica que describe el movimiento de los cuerpos.

La velocidad es una cantidad vectorial física ; tanto la magnitud como la dirección son necesarias para definirlo. El valor absoluto escalar ( magnitud ) de la velocidad se denomina velocidad , siendo una unidad derivada coherente cuya cantidad se mide en el SI ( sistema métrico ) como metros por segundo (m/s o m⋅s ⁻¹ ). Por ejemplo, "5 metros por segundo" es un escalar, mientras que "5 metros por segundo este" es un vector. Si hay un cambio en la velocidad, la dirección o ambas, se dice que el objeto experimenta una aceleración .

Para tener una velocidad constante , un objeto debe tener una velocidad constante en una dirección constante. La dirección constante restringe el movimiento del objeto en un camino recto, por lo tanto, una velocidad constante significa movimiento en línea recta a una velocidad constante.

Por ejemplo, un automóvil que se mueve a una velocidad constante de 20 kilómetros por hora en una trayectoria circular tiene una velocidad constante, pero no tiene una velocidad constante porque su dirección cambia. Por lo tanto, se considera que el automóvil experimenta una aceleración.

La velocidad se define como la tasa de cambio de posición con respecto al tiempo, que también puede denominarse velocidad instantánea para enfatizar la distinción de la velocidad promedio. En algunas aplicaciones puede ser necesaria la velocidad promedio de un objeto, es decir, la velocidad constante que proporcionaría el mismo desplazamiento resultante como una velocidad variable en el mismo intervalo de tiempo, v ( t ) , durante algún período de tiempo Δ t . La velocidad media se puede calcular como:

La velocidad media siempre es menor o igual que la velocidad media de un objeto. Esto se puede ver al darse cuenta de que mientras la distancia siempre aumenta estrictamente, el desplazamiento puede aumentar o disminuir en magnitud, así como cambiar de dirección.

Magnitudes cinemáticas de una partícula clásica: masa m , posición r , velocidad v , aceleración a .

Ejemplo de un gráfico de velocidad versus tiempo, y la relación entre la velocidad v en el eje y, la aceleración a (las tres líneas tangentes verdes representan los valores de aceleración en diferentes puntos a lo largo de la curva) y el desplazamiento s (el área amarilla debajo de la curva.)

Representación de las componentes radial y tangencial de la velocidad en diferentes momentos del movimiento lineal con velocidad constante del objeto alrededor de un observador O (corresponde, por ejemplo, al paso de un automóvil en una calle recta alrededor de un peatón parado en la acera). La componente radial se puede observar debido al efecto Doppler , la componente tangencial provoca cambios visibles de la posición del objeto.