Cómo calcular velocidad y aceleración
Aprende a calcular la velocidad y la aceleración paso a paso. Cubre velocidad promedio e instantánea, aceleración uniforme y gráficas de movimiento.
Velocidad vs. rapidez
La rapidez es una cantidad escalar que mide qué tan rápido se mueve un objeto, sin importar la dirección. La velocidad es una cantidad vectorial que incluye tanto la magnitud como la dirección del movimiento. Un auto que viaja a 60 km/h al norte tiene una velocidad diferente a uno que va a 60 km/h al este, aunque ambos tienen la misma rapidez. En una dimensión, la velocidad puede ser positiva o negativa, indicando la dirección del movimiento a lo largo de un eje elegido.
Velocidad promedio e instantánea
La velocidad promedio es el desplazamiento total dividido entre el tiempo total: v_avg = delta_x / delta_t. Si un corredor recorre 400 metros en 50 segundos, su velocidad promedio es 400/50 = 8 m/s. La velocidad instantánea es la velocidad en un instante específico de tiempo, el límite de delta_x / delta_t conforme delta_t se acerca a cero. En cálculo, la velocidad instantánea es la derivada de la posición respecto al tiempo: v = dx/dt. Los velocímetros muestran la rapidez instantánea.
Aceleración
La aceleración es la tasa de cambio de la velocidad con respecto al tiempo: a = delta_v / delta_t. Si un auto acelera de 0 a 100 km/h (27.8 m/s) en 8 segundos, su aceleración promedio es 27.8/8 = 3.47 m/s². La desaceleración (o frenado) es simplemente aceleración negativa. La aceleración debida a la gravedad cerca de la superficie terrestre es aproximadamente 9.8 m/s² hacia abajo, lo que significa que un objeto en caída libre gana 9.8 m/s de velocidad cada segundo.
Ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado
Para aceleración constante, las ecuaciones cinemáticas permiten calcular posición, velocidad y tiempo: v = v₀ + at, x = x₀ + v₀t + (1/2)at², v² = v₀² + 2a(x - x₀), y x = x₀ + (1/2)(v₀ + v)t. Estas cuatro ecuaciones son las herramientas fundamentales para resolver problemas de movimiento con aceleración constante, como la caída libre, el lanzamiento de proyectiles y la aceleración/desaceleración de vehículos.