Unidades de rapidez

Es la manera como se expresa la medida de la rapidez de un móvil obtenidas de la división entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrer dicha distancia.

Estas unidades de medida dependerán del sistema de unidades que se escoja para trabajar.

A continuación se presentan los diferentes sistemas unidades y las unidades en que se expresa la rapidez para cada uno de ellos.

Figura 6. Tabla de Unidades de Rapidez.

 Las unidades de rapidez también son utilizadas para expresar la medida de la velocidad.

Cabe destacar que existen otras unidades de medidas para ellas, puesto que las unidades de rapidez no son más que una unidad de longitud (cm,m,Km, mm, entre otras) entre una unidad de tiempo(s,h, dias, semanas, años, entre otras). Hemos tomado estas por ser las más usadas.

Interpretación Física de la Velocidad

Calculemos la velocidad de cada uno de los siguientes automóviles que se muestran en la figura 5.

Figura 5. Interpretación física de las unidades de velocidad

Para ello, debemos tomar en consideración la ecuación mostrada en la figura 3. y procedemos de la siguiente manera:

Figura 6. Cálculo de la velocidad de un móvil

Velocidad

En el caso de la velocidad, está es una magnitud vectorial, es decir, que para realizar su descripción debemos incluir la dirección y el sentido en que se realiza el desplazamiento.

La velocidad es el resultado de dividir el desplazamiento realizado entre el tiempo que tarda en realizar dicho desplazamiento. 

La velocidad se puede calcular mediante la ecuación:

Figura 3. Ecuación de la velocidad.

Por lo que para medir velocidad de un móvil, debemos tomar en consideración su desplazamiento y el tiempo que empleó en realizar dicho desplazamiento. Por lo que, si queremos calcular la velocidad en cada tramo del móvil en la Figura 1, tendremos que:

Nota: En el Movimiento Rectilíneo Uniforme la rapidez y la velocidad son constantes, es decir, que el móvil o partícula mientras se mantenga en M.R.U. su velocidad o rapidez siempre tendrá el mismo valor.

Figura 4. Velocímetro de un automóvil.

Cuando leemos el velocímetro de un automóvil de un automóvil, estamos dando la rapidez y no la velocidad, porque en esa lectura no se incluyen el sentido y la dirección de la velocidad, sólo incluimos la magnitud y las unidades de la misma.

Debe tenerse claro que cuando se habla de rapidez sólo nos interesa la magnitud (número y las unidades de medida) y cuando se habla de velocidad nos interesa la magnitud (número y unidades de medidas), la dirección (ángulo con respecto a un sistema de referencia) y el sentido (hacia dónde se dirige) de la misma.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.)

Un movimiento es rectilíneo y uniforme cuando la trayectoria es una línea recta y el móvil realiza desplazamientos iguales en intervalos de tiempos iguales.

Figura 1. Automóvil realizando un M.R.U.

En la Figura 1, se muestra un automóvil que realiza un M.R.U., puesto que su trayectoria es una línea recta y cada 4s recorre 80m, es decir en intervalos de tiempos iguales recorre distancias iguales.

Para la descripción de este movimiento es necesario tener siempre en consideración en cada instante la posición del móvil o partícula y el tiempo que tarda en alcanzar cada una de estas posiciones.

Rapidez

Figura 1. El automóvil recorre distancia iguales para igual unidad de tiempo.

Si tomamos los datos de figura 1, y realizamos la división entre las distancias recorridas y los tiempos que tarda en recorrer dichas distancias obtenemos:

Puede notarse que la división ha originado una constante de 20 m/s, que se lee 20 metros por segundo.

A esta constante que es la relación entre la distancia recorrida (x) y el tiempo (t) empleado en alcanzar dicha distancia se le conoce como Rapidez.

La RAPIDEZ se entiende como el valor absoluto o magnitud de la velocidad y se puede calcular mediante la ecuación:

Ecuación para calcular la rapidez de un móvil con M.R.U.

La ecuación de rapidez viene dada por la relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en alcanzar dicha distancia, por lo que se considera a la rapidez una magnitud escalar y para el Movimiento Rectlilíneo Uniforme siempre será constante. 

Caída libre de los cuerpos

Es el movimiento en dirección vertical adquirido por los cuerpos cuando se dejan caer en el vacío.

Figura 1. Movimiento en Caída libre.

Cuando un objeto se deja caer desde cierta altura, este se dirigirá hacia la superficie terrestre, como se indica en la figura 1. Este tipo de movimientos se conocen como caída libre de los cuerpos, los cuales se consideran rectilíneo porque describe una trayectoria en línea recta solo que el cuerpo no se moverá en el eje horizontal sino que lo hará en el eje vertical y ocurrirá en ausencia de aire.


Estamos tan acostumbrados a este fenómeno, es decir, a dejar libre un objeto a cierta altura y que este caiga al suelo, que no nos detenemos a preguntarnos y respondernos con certeza cuales son las causas del mismo.

¿Por qué cuando sueltas un objeto a cierta altura este cae libremente hasta la superficie terrestre?

Durante muchísimo tiempo, esta misma pregunta tenía distintas respuestas sin saber en realidad si eran ciertas o no, en la actualidad sabemos que los objetos caen a la tierra por acción de la fuerza de gravedad, la cual actúa sobre cualquier objeto cercano a la superficie terrestre, produciendo en los mismos aceleración aproximadamente constante, denominada aceleración de gravedad.

      La persona quien logró darle una respuesta comprobable a la pregunta anterior fue Galileo Galilei, mediante sus famosos experimentos desde la torre de Pisa, Italia; con los cuales pudo concluir que:

Galileo Galilei

"Todos los cuerpos que caen en el vacío, sin importar su naturaleza, tamaño o forma; se desplazan con aceleración constante, lo que hace que su velocidad aumente en la medida que aumenta la distancia recorrida por el cuerpo".

En líneas generales podemos decir que, bajo la ausencia del aire, en le vacío, los cuerpos independientemente de su masa, forma o tamaño, al dejarlos caer desde una misma altura, al mismo tiempo, llegaran al suelo al mismo tiempo, porque lo hacen con una aceleración constante e igual para todos lo cuerpos conocida como aceleración de gravedad.

¿Qué es la aceleración de gravedad?

Es el cambio de rapidez que experimentan todos los cuerpos que se encuentran en las proximidades de los satélites naturales, planetas o asteroides.

La aceleración de gravedad se expresa mediante la letra (g), está dirigida hacia el centro de la tierra y tiene una magnitud dada de:

Figura 2. Magnitud de la aceleración de la gravedad.

Lo que nos indica que la rapidez de un cuerpo que cae libremente en el vació aumentará   9,8 m/s cada segundo de recorrido.

Como la aceleración es un vector, si analizamos el movimiento de un cuerpo que cae libremente en el vacío, en el eje Y de las coordenadas rectangulares, sobre un punto de la superficie terrestre donde se hace la observación tendremos que la expresión vectorial para la aceleración de gravedad será:

Figura 3. Expresión vectorial de la aceleración de gravedad.

 Para entender de mejor manera la expresión vectorial de la aceleración de gravedad, consideramos necesaria realizar una representación gráfica de este vector.