Ejemplos de cómo calcular la Velocidad

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Concepto de velocidad

En el ámbito de la Física, se define el concepto de “Velocidad” como a la magnitud vectorial -es decir que cuenta con una longitud y una orientación- por medio de la cual se expresa la distancia que recorre un objeto o persona en un tiempo determinado.

Universalmente se expresa con la letra V mayúscula, mientras que su medición por lo general se miden en metros por segundo, en base al Sistema Internacional de Unidades. Así mismo, se debe aclarar que esta medida no debe confundirse en ningún momento con la Aceleración. Para explicar mejor este último punto, es necesario aclarar la velocidad se refiere a la tasa de cambio de la posición que tiene un objeto específico en una unidad de tiempo determinada, mientras que la aceleración refiere a la tasa de cambio que experimenta la velocidad por unidad de tiempo.

Fórmula para calcular la velocidad vectorial media

Aclarado el punto anterior, tenemos entonces que la fórmula física reconocida universalmente para calcular la velocidad a la que un objeto específico recorre una distancia determinada, consiste en dividir dicha distancia en el tiempo en que tardó en recorrerla, teniendo que la fórmula de la velocidad responde a la siguiente ecuación:

Donde “V” refiere a la velocidad; “d” a la distancia recorrida por el objeto en cuestión y “t” el tiempo que este objeto tomó para recorrer esa distancia.

Fórmula para calcular la velocidad vectorial sobre trayectoria

No obstante, esta última fórmula sirve solamente para calcular lo que en Física se conoce como velocidad vectorial media, es decir, la velocidad conseguida por un objeto durante una trayectoria lineal. Sin embargo, cuando la ruta o trayectoria seguida por el objeto no corresponde a una línea, sino que esta cambió varias veces de dirección, se dice que se trata entonces de una Velocidad Media sobre Trayectoria, la cual cuenta con una fórmula distinta para calcularse.

En este sentido, la fórmula universal para calcular la velocidad media sobre trayectoria se desarrollaría en base de dividir la suma de las distancias de cada vector entre el tiempo total empleado por el objeto en recorrer estas distancias, dando lugar a la siguiente ecuación:

En la cual “V” representa la velocidad; “d1”, “d2”, “d3” y “d4” son las distancias que ha recorrido el objeto en cada uno de los vectores de desplazamiento; y “t” es el tiempo total empleado por el objeto en recorrer estas distancias.

Ejemplos de cómo calcular la velocidad

A continuación daremos entonces algunos ejemplos de problemas físicos, donde se debe despejar la fórmula de la Velocidad, teniendo apenas dos de las variantes:

Ejercicio 1: Un carro recorre un total de 172 Km, entre la ciudad de Caracas y Valencia, tomando para ello un total de 3 horas. ¿A qué velocidad promedio se desplazó el carro durante su recorrido?

1.- Para resolver este ejercicio debemos como primer paso plantearnos nuestra fórmula, así como especificar la información con la que se cuenta, a fin de identificar cuál es la variable a despejar.

2.- Entonces como primer paso, decidimos que la fórmula que debemos emplear es aquella que sirve para calcular la velocidad vectorial media, pues nos hablan de una sola distancia. Así usaremos la siguiente fórmula:

3.- Acto seguido procederemos entonces a ver con cuales datos contamos:

  • v= x
  • d= 172 Km
  • t= 3 horas

4.- Visto esto, claramente “V” es la variable a despejar. Entonces procederemos a dividir 172 Km entre tres horas:

5.- Tenemos entonces que la velocidad promedio del carro, durante el recorrido de 172 Km, en el que empleó 3 horas fue de 57,33 Km/h. Es necesario aclarar que si bien la velocidad debe expresarse en metros por segundo, siendo ésta su unidad universal, en ocasiones se expresa en medidas superiores como Km/h para simplificar su notación.

Ejercicio 2: Una moto avanza por la autopista a una velocidad de 80 km/h, durante un total de 4 horas y media. Calcular cuál fue la distancia recorrida por la moto.

1.- Al igual que con el ejercicio anterior, se trata de calcular una variable circunscrita a la Velocidad vectorial media, pues se trata de un desplazamiento en línea recta. Por lo que la fórmula a emplear será:

2.- De inmediato debemos revisar con cuáles datos contamos, para saber entonces cuál será la variable a despejar:

  • v= 80 Km/h
  • d= x
  • t= 4,5 h

3.- En este caso, “d” se despeja, multiplicando la variable “v” por la variable “t”. Es decir:

4.- Aplicando entonces la fórmula anterior tenemos que:

5.- De esta forma tenemos que la moto logró recorrer un total de 360 km, a una velocidad de 80 km/h, durante 4,5 h.

Ejercicio 3: Un autobús recorre una distancia total de 800 kilómetros a una velocidad promedio de 70 km/h. ¿Cuánto tiempo tomó en completar el recorrido?

1.- Al igual que en los otros dos ejemplos, al tener una sola distancia, nos encontramos frente a un cálculo de velocidad vectorial media, por lo que usaremos la fórmula:

2.- Así mismo debemos confrontar la información con la que contamos, a fin de identificar la variable a despejar:

  •  v= 70 km/h
  •  d= 800 km
  •  t= x

3.- En este sentido tenemos que la incógnita a despejar es “t”, la cual se calcula dividiendo la distancia “d” entre la velocidad “v”, obteniendo entonces la siguiente fórmula:

4.- En este sentido entonces procederemos a calcular la incógnita “t”:

 

5.- Teniendo entonces que el autobús tomó un total de 11,4 h en recorrer 800 kilómetros, a una velocidad de 70 km/h.

 

Ejemplos de cómo calcular la Velocidad

Bibliografía ►

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