Precisamente por eso, cuando las relacionamos con el tiempo, también
obtenemos dos magnitudes diferentes.
La rapidez es
una magnitud escalar que relaciona
la distancia recorrida con el tiempo.
La velocidad
es una magnitud vectorial que relaciona el
cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo.
Unidades
Tanto la rapidez como la velocidad se calculan dividiendo una longitud entre un tiempo, sus
unidades también serán el cociente entre unidades de longitud y unidades de
tiempo. Por ejemplo:
m/s
cm/año
km/h
En el Sistema Internacional, la unidad para la rapidez media es el
m/s (metro por segundo).
¿Cuál de las siguientes medidas representa una rapidez?[solución]
10 m
2 s/m
6 m/s
3 m/s²
Rapidez media
La rapidez media de un cuerpo es la relación entre la distancia que recorre y
el tiempo que tarda en recorrerla.
Si la rapidez media de un coche es 80 km/h, esto quiere decir que
el coche coche recorre una distancia de 80 km en cada hora.
Decir que la rapidez media es la relación
entre la distancia y el tiempo, es equivalente a decir que se trata del cociente entre
la distancia y el tiempo.
Por ejemplo, si un coche recorre 150 km en 3 horas, su rapidez media es:
150 km / 3h = 50 km/h
¿Podrías calcular la distancia que recorrería el coche anterior en media hora?
[solución]
Velocidad media
La velocidad media relaciona el cambio de la posición con el tiempo empleado
en efectuar dicho cambio.
Si conoces bien la diferencia entre distancia y desplazamiento, no tendrás
problemas para realizar la siguiente actividad:
Una persona pasea desde A hasta B, retrocede hasta C y retrocede de nuevo para alcanzar el punto D. Calcula su rapidez media y su velocidad media con los datos del gráfico.[solución]
Velocidad instantánea y rapidez instantánea
Ya sabemos que si realizamos un viaje de 150 km y tardamos dos horas
en recorrer esa distancia podemos decir que nuestra rapidez media
ha sido de 75 km/h.
Es posible que durante el viaje nos hayamos detenido a echar
gasolina o a tomar un bocadillo y sabemos que al atravesar las poblaciones
hemos viajado más lento que en los tramos de carretera.
Nuestra rapidez, por tanto, no ha sido siempre de 75 km/h sino que
en algunos intervalos ha sido mayor y en otros menor, incluso ha sido de 0 km/h
mientras hemos estado detenidos.
Esto nos obliga a distinguir entre rapidez media y rapidez
instantánea:
Rapidez instantánea : la rapidez en un instante cualquiera.
Rapidez media :
es la media de todas las rapideces instantáneas y la calculamos
dividiendo la distancia entre el tiempo.
Determinar con exactitud la rapidez instantánea de un cuerpo es una
tarea complicada, aunque tenemos métodos para aproximarnos a su valor.
Supón que queremos conocer la rapidez de una piragua justamente
en el instante de cruzar la meta.
Si la carrera es de 1000 m y recorre esa distancia en 40 s, obtendríamos un
valor de 25 m/s para la rapidez media, pero sería una mala aproximación al valor de la
rapidez instantánea. El problema es que la piragua se mueve más lentamente al
principio de la carrera que al final.
Podemos entonces colocar una célula fotoeléctrica en la meta y otra 100 m
antes para medir en tiempo que emplea en recorrer los últimos 100 m y calcular
así la rapidez media en los últimos 100 m. El valor obtenido se aproximará más que
antes al valor de la rapidez instantánea en el momento de cruzar la meta.
¿Y si hacemos lo mismo para el último metro, o para el último centímetro, o para....?
Se puede determinar la rapidez instantánea de un móvil calculando su rapidez
media para un pequeño tramo y usando esta aproximación como rapidez
instantánea.
Si al valor de la rapidez instantánea le unimos la dirección, entonces
tendremos una medida de la velocidad instantánea.
Curiosamente lo que solemos conocer como velocímetro
no mide la velocidad instantánea sino la rapidez instantánea ya que
no nos dice nada acerca de la dirección en la que se mueve
el vehículo en ese instante.
En resumen, rapidez y velocidad son dos magnitudes relacionadas
con el movimiento que tienen significados y definiciones diferentes.
La rapidez, magnitud escalar, es la relación entre la distancia recorrida
y el tiempo empleado. La rapidez no tiene en cuenta la dirección.
La velocidad sí que tiene en cuenta la dirección.
La velocidad es una magnitud vectorial que relaciona el desplazamiento o cambio de la posición
con el tiempo.
Rapidez constante
Si un cuerpo se mueve y su rapidez instantánea es siempre la misma,
se está moviendo con rapidez constante. Lo mismo podemos decir para la velocidad.
En este caso los valores medio e instantáneo de cada magnitud coinciden.
Dirección de la velocidad
Hemos dicho que para especificar la velocidad de un móvil necesitamos
dos informaciones: su rapidez y su dirección. Hay muchas formas de especificar
la dirección según que los movimientos sean de una, dos o tres dimensiones.
Por ejemplo, para los movimientos en un plano se suele expresar la dirección
mediante un ángulo u otra referencia:
Dirección: 30º
Dirección: Norte
En el caso de los movimientos rectilíneos es mucho más sencillo. Las
velocidades en el sentido positivo son positivas y las velocidades en el sentido
negativo son negativas: el signo nos informa de la dirección.
Este signo es un convenio, así decimos que si un móvil se mueve hacia la
derecha su velocidad es positiva y si se mueve hacia la izquierda es negativa o
por ejemplo, consideramos positivo, hacia arriba y negativo, hacia abajo en los
movimientos verticales.
Pero no hay ninguna razón para hacer esto, es simplemente un acuerdo.
¡El volante de un coche también es acelerador!
Es muy importante que conozcamos cuándo está
cambiando la velocidad. Como la velocidad se compone de la rapidez y la dirección,
cualquier cambio en ellas supone un cambio en la velocidad.
Así la velocidad varía si cambia la rapidez o cambia la dirección o, por
supuesto, si cambian ambas.
Observa que esto supone que cuando un coche toma una curva, aunque su
rapidez sea constante, está cambiando su velocidad.
La aceleración nos informa sobre los cambios en la velocidad de un móvil.