Rapidez y velocidad

Un auto a 90 km/h recorre 25 metros cada segundo, aproximadamente la longitud de dos autobuses.

¿Qué tan rápido? La rapidez es distancia por unidad de tiempo

La rapidez responde a «¿Qué tan rápido?». La rapidez media es la distancia recorrida dividida entre el tiempo empleado. Un velocista que recorre 100 m en 12.5 s tiene una rapidez media de 100 ÷ 12.5 = 8 m/s. Eso no significa que corriera exactamente a 8 m/s todo el tiempo. Salió del reposo, aceleró y probablemente redujo un poco la rapidez al final. El promedio reúne todo eso en un solo número.

La rapidez que muestra el velocímetro de un auto es distinta: es la rapidez instantánea, la que lleva en un momento concreto. Si pudieras medir la distancia recorrida en un intervalo muy corto, por ejemplo una centésima de segundo, y dividirla entre ese tiempo, obtendrías la rapidez instantánea. Los radares de tránsito y las aplicaciones GPS hacen una versión de esto.

La velocidad agrega una dirección

La velocidad es la rapidez con una dirección. La velocidad media es el desplazamiento dividido entre el tiempo: v = Δx ÷ Δt. Como usa el desplazamiento, un viaje de ida y vuelta tiene una velocidad media de cero aunque la rapidez media sea alta. Un ciclista que recorre 6 km de ida y 6 km de vuelta en una hora tiene una rapidez media de 12 km/h y una velocidad media de 0 km/h. Cuando el movimiento sigue una recta en una sola dirección, la rapidez media coincide con la magnitud de la velocidad media. Pueden diferir cuando la trayectoria se curva o regresa. La rapidez instantánea siempre es la magnitud de la velocidad instantánea.

Un auto que circula por una rotonda a una rapidez constante de 30 km/h mantiene su rapidez, pero cambia continuamente de velocidad porque cambia de dirección. Esto importará después: la tasa de cambio de la velocidad con el tiempo se llama aceleración, así que un auto que gira con rapidez constante también está acelerando.

Unidades: metros por segundo y kilómetros por hora

En física usamos metros por segundo (m/s). Las señales de tránsito indican kilómetros por hora (km/h) o millas por hora. Para convertir, recuerda que 1 km = 1000 m y 1 h = 3600 s, de modo que 1 m/s = 3600 m por hora = 3.6 km/h. Multiplica los m/s por 3.6 para obtener km/h y divide los km/h entre 3.6 para obtener m/s. Un auto a 90 km/h se mueve a 90 ÷ 3.6 = 25 m/s. El sonido en el aire a 20 °C viaja a unos 343 m/s, aproximadamente 1235 km/h.

Los viajes reales combinan tramos rápidos y lentos, así que el promedio puede ocultar mucho. Supón que conduces 30 km a 60 km/h y luego otros 30 km a 30 km/h. El primer tramo toma media hora y el segundo una hora completa: recorres 60 km en 1.5 horas y la rapidez media es de 40 km/h, no los 45 km/h que podrías suponer al promediar las dos rapideces. El tramo lento dura más y por eso pesa más en el promedio. Divide siempre la distancia total entre el tiempo total.

Tres usos de v = d ÷ t

La misma relación responde a tres tipos de pregunta. Rapidez: v = d ÷ t. Distancia: d = v × t, así que un tren a 50 m/s recorre 50 × 60 = 3000 m en un minuto. Tiempo: t = d ÷ v, así que caminar 1500 m a 1.25 m/s toma 1200 s, o 20 minutos. Antes de dividir o multiplicar, comprueba que las unidades sean compatibles: kilómetros con horas y metros con segundos.