La velocidad
Un ciclista en Reforma, un avión que sale de Guadalajara, el sonido de un trueno en una tarde de lluvia en la CDMX: todos se mueven, pero a ritmos muy distintos. Para comparar qué tan rápido va cada uno necesitas una magnitud que relacione la distancia recorrida con el tiempo empleado. Esa magnitud es la velocidad.
Qué es la velocidad
Ximena recorre 100 m en 20 s y Diego recorre 150 m en 35 s. Aunque Diego llegó más lejos, ¿quién se movió con mayor rapidez?
Para saberlo no basta con ver la distancia ni el tiempo por separado: hay que ver cuánta distancia se recorre en cada unidad de tiempo.
En este curso usamos «velocidad» para el movimiento en línea recta hacia un solo lado, como en estos ejemplos. Cuando solo importa qué tan rápido se mueve algo, sin su dirección, se habla de rapidez (la viste en MOVIMI-RAP). Aquí los números son los mismos; la velocidad, además, puede llevar signo según el sentido, algo que retomaremos en CINE-MRU.
Si conoces la velocidad, también puedes despejar la distancia o el tiempo:
$$d = v \cdot t \qquad\qquad t = \frac{d}{v}$$¿Por qué? Si avanzas $5\ \text{m}$ cada segundo, en $20\ \text{s}$ avanzas $5 \times 20 = 100\ \text{m}$. Y para saber cuántos segundos necesitas, ves cuántas veces cabe esa velocidad en la distancia.
Un ciclista recorre $100\ \text{m}$ en $20\ \text{s}$. ¿Con qué velocidad ha circulado? Expresa el resultado en $\text{m/s}$.
Un ciclista recorre $100\ \text{m}$ en $20\ \text{s}$. ¿Con qué velocidad ha circulado? Expresa el resultado en $\text{m/s}$.
Indica cuáles de las siguientes expresiones son unidades de velocidad y cuáles no, y explica por qué: a) $\text{m/s}$ b) $\text{kg/m}^3$ c) $\text{km/h}$ d)…
Indica cuáles de las siguientes expresiones son unidades de velocidad y cuáles no, y explica por qué:
- a) $\text{m/s}$
- b) $\text{kg/m}^3$
- c) $\text{km/h}$
- d) $\text{m/s}^2$
Un velociraptor corre a $10\ \text{m/s}$. ¿Qué distancia recorre en $45\ \text{s}$ si mantiene esa velocidad?
Un velociraptor corre a $10\ \text{m/s}$. ¿Qué distancia recorre en $45\ \text{s}$ si mantiene esa velocidad?
¿Cuánto tiempo tarda un camión en recorrer $200\ \text{km}$ si circula a una velocidad constante de $80\ \text{km/h}$? Expresa el resultado en horas y en horas y minutos.
¿Cuánto tiempo tarda un camión en recorrer $200\ \text{km}$ si circula a una velocidad constante de $80\ \text{km/h}$? Expresa el resultado en horas y en horas y minutos.
Cambiar de unidades: m/s y km/h
En los letreros de las carreteras federales verás km/h; en la pista de atletismo, m/s. Para comparar, hay que usar la misma unidad.
¿Por qué 3.6? Un kilómetro son $1000\ \text{m}$ y una hora son $3600\ \text{s}$; al dividir $3600 \div 1000$ sale $3.6$.
Un auto circula a $90\ \text{km/h}$. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$.
Un auto circula a $90\ \text{km/h}$. Expresa su velocidad en $\text{m/s}$.
Un atleta corre a $15\ \text{m/s}$. Expresa su velocidad en $\text{km/h}$.
Un atleta corre a $15\ \text{m/s}$. Expresa su velocidad en $\text{km/h}$.
¿Cuántos metros recorre en un minuto un scooter eléctrico que va a $18\ \text{km/h}$?
¿Cuántos metros recorre en un minuto un scooter eléctrico que va a $18\ \text{km/h}$?
Ordena de mayor a menor las siguientes velocidades, expresándolas antes todas en $\text{km/h}$: a) $25\ \text{m/s}$ b) $100\ \text{km/h}$ c) $1\ \text{km/min}$
Ordena de mayor a menor las siguientes velocidades, expresándolas antes todas en $\text{km/h}$:
- a) $25\ \text{m/s}$
- b) $100\ \text{km/h}$
- c) $1\ \text{km/min}$
Velocidad media en recorridos con varios tramos
Un camión recorre 10 km por la autopista a 100 km/h y tarda 6 minutos. Luego otros 10 km en un tráfico pesado a 25 km/h y tarda 24 minutos. Los dos tramos miden lo mismo; ¿por qué la velocidad media de todo el viaje no es la mitad entre 100 y 25?
Un ciclista recorre $30\ \text{km}$ en la primera hora de ruta y otros $30\ \text{km}$ en la media hora siguiente. Calcula su velocidad media en todo el recorrido, en…
Un ciclista recorre $30\ \text{km}$ en la primera hora de ruta y otros $30\ \text{km}$ en la media hora siguiente. Calcula su velocidad media en todo el recorrido, en $\text{km/h}$.
Un autobús foráneo recorre $180\ \text{km}$ en $2\ \text{h}\ 15\ \text{min}$. ¿Cuál fue su velocidad media en $\text{km/h}$?
Un autobús foráneo recorre $180\ \text{km}$ en $2\ \text{h}\ 15\ \text{min}$. ¿Cuál fue su velocidad media en $\text{km/h}$?
Un auto recorre $100\ \text{km}$ a $100\ \text{km/h}$ y otros $100\ \text{km}$ a $50\ \text{km/h}$, como se muestra en la figura. a) Calcula el tiempo que tarda en cada…
Un auto recorre $100\ \text{km}$ a $100\ \text{km/h}$ y otros $100\ \text{km}$ a $50\ \text{km/h}$, como se muestra en la figura.
- a) Calcula el tiempo que tarda en cada tramo.
- b) Calcula la velocidad media de todo el viaje.
- c) Explica por qué la velocidad media no es $75\ \text{km/h}$, el promedio de las dos velocidades.
Una familia hace un viaje de $300\ \text{km}$ en auto. Quieren tardar $4\ \text{h}$ en total. Después de $2\ \text{h}$ de viaje han recorrido $150\ \text{km}$. a) ¿Qué…
Una familia hace un viaje de $300\ \text{km}$ en auto. Quieren tardar $4\ \text{h}$ en total. Después de $2\ \text{h}$ de viaje han recorrido $150\ \text{km}$.
- a) ¿Qué velocidad media llevan hasta ahora?
- b) ¿Qué velocidad media deben mantener en el tramo que queda para llegar a tiempo?
Acercarse, cruzarse y el sonido del trueno
¿Por qué? Si uno avanza $20\ \text{km}$ en una hora y el otro $10\ \text{km}$ hacia él, entre los dos "se comen" $30\ \text{km}$ de distancia en esa hora.
El sonido también viaja a una velocidad conocida, unos $340\ \text{m/s}$ en el aire. La luz del rayo llega casi al instante, así que el retraso del trueno te permite calcular a qué distancia cayó.
El sonido viaja por el aire a unos $340\ \text{m/s}$. Ves caer un rayo y oyes el trueno $5\ \text{s}$ después, como se muestra en la figura. ¿A qué distancia de ti ha…
El sonido viaja por el aire a unos $340\ \text{m/s}$. Ves caer un rayo y oyes el trueno $5\ \text{s}$ después, como se muestra en la figura.
¿A qué distancia de ti ha caído el rayo?
Durante una tormenta oyes el trueno $3\ \text{s}$ después de ver el relámpago. El sonido viaja por el aire a $340\ \text{m/s}$. a) ¿A qué distancia de ti se ha producido…
Durante una tormenta oyes el trueno $3\ \text{s}$ después de ver el relámpago. El sonido viaja por el aire a $340\ \text{m/s}$.
- a) ¿A qué distancia de ti se ha producido el rayo?
- b) Si en la descarga siguiente el trueno tarda $10\ \text{s}$, ¿se acerca o se aleja la tormenta? Justifícalo con el cálculo.
Dos pueblos distan $30\ \text{km}$. Un ciclista sale del primero a $20\ \text{km/h}$ y, al mismo tiempo, otro sale del segundo a $10\ \text{km/h}$, cada uno hacia el…
Dos pueblos distan $30\ \text{km}$. Un ciclista sale del primero a $20\ \text{km/h}$ y, al mismo tiempo, otro sale del segundo a $10\ \text{km/h}$, cada uno hacia el pueblo del otro, como se muestra en la figura.
- a) ¿Cuántos kilómetros se acercan entre sí cada hora?
- b) ¿Cuánto tardan en cruzarse?
- c) ¿A qué distancia del primer pueblo se cruzan?
Vuelve al principio: el ciclista va a unos $5\ \text{m/s}$ ($18\ \text{km/h}$), un avión comercial a unos $250\ \text{m/s}$ ($900\ \text{km/h}$) y el sonido del trueno a $340\ \text{m/s}$ ($1{,}224\ \text{km/h}$), el más rápido de los tres.