La velocitat física es refereix a la magnitud vectorial que indica la variació de la posició d'un objecte per cada unitat de temps. Aquest és un concepte crucial per a l'estudi de la cinemàtica dels objectes.
El concepte de velocitat també es fa servir en moltes altres disciplines a més de la física. Així, per exemple, també hi ha els conceptes de velocitat de reacció en química, velocitat d'internet en informàtica o la velocitat de recuperació en educació física.
Què és la velocitat?
En física definim la velocitat com una magnitud física que expressa el grau de desplaçament d'un cos respecte a un punt en un temps determinat. Aquesta variació s'expressa a l'espai, per tant, és un valor vectorial, que indica una magnitud i una direcció.
Hi ha dos tipus de velocitat: mitjana i instantània. La primera es calcula dividint la distància recorreguda entre el temps transcorregut, mentre que la velocitat instantània correspon al límit quan l'interval de temps tendeix a zero.
Les unitats al sistema internacional d'unitats són metres per segon (m/s), quilòmetres per hora (km/h) o milles per hora (mph).
Tipus de velocitat: lineal i angular
La velocitat lineal és una magnitud física derivada que es defineix com el quocient entre el desplaçament i el temps d‟un objecte que no canvia de direcció.
Tot i això, quan un cos gira respecte a un eix apareix la velocitat angular ω. La velocitat angular indica la variació de la posició angular al temps.
Els cossos en rotació tenen els dos tipus de velocitats: l'angular, que indica la variació de l'angle i la velocitat tangencial que és la velocitat lineal amb direcció tangent a la curvatura a cada moment.
Fórmules de la velocitat
La velocitat es defineix com el canvi en la posició dun objecte respecte al temps.
Fórmula de la velocitat lineal
La fórmula de la velocitat mitjana d'un objecte és:
v = Δx/Δt
On:
v representa la velocitat.
Δx representa el canvi a la posició o l'espai recorregut (el vector de posició final menys el vector de posició inicial)
Δt representa el temps transcorregut.
La velocitat pot ser negativa, cosa que significa que l'objecte s'està movent enrere. També pot ser nul·la, cosa que vol dir que l'objecte no s'està movent.
Fórmula de la velocitat angular
Per calcular la velocitat angular mitjana s'utilitza la fórmula següent:
ω = 2π/T
On,
ω és la velocitat angular en radians per segon
T és el període de rotació en segons (el temps que l'objecte triga a fer una volta completa)
π és la constant PI.
Diferència entre velocitat, rapidesa i celeritat
La velocitat ens indica la variació de la posició dun objecte per unitat de temps. La variació de la posició es determina per la diferència de dos vectors; per tant, la velocitat és un vector que ens indica la direcció de l'objecte.
D'altra banda, celeritat i rapidesa són dos sinònims i fan referència a la magnitud física de la velocitat sense importar la direcció. La celeritat ens indica la variació de la distància recorreguda per unitat de temps, però no tenim cap informació sobre la direcció i la posició de l'objecte.
Tot i això, és habitual parlar de velocitat referint-se a la celeritat.
Exemples de velocitat
Depenent de com es mou un objecte o depenent de si està sotmès a una acceleració es defineixen diferents tipus de moviments:
Al moviment rectilini uniforme, l'objecte té velocitat constant i no canvia de direcció.
En el moviment rectilini uniformement accelerat, l'objecte no canvia de direcció, però la velocitat varia perquè està afectada per una acceleració constant. En aquest cas, la velocitat inicial i final són diferents.
Al moviment circular uniforme, l'objecte gira sobre un eix però no està sotmès a cap acceleració (ni angular ni tangencial)
Al moviment circular uniformement accelerat, l'objecte trencada sobre un eix i està sotmès a una acceleració constant que pot ser angular o lineal.
