L a G r a n E n
c i c l o p e d i a I l u s t r a d a d e l
P r o y e c t o S a l ó n H o g a r
¿Qué es
la rapidez?
Podemos distinguir al
observar el movimiento de dos carros en la calle, cuál de ellos se mueve
más rápido y cuál se mueve más lento. La base de nuestra afirmación está
apoyada en una comparación casi inconsciente que hacemos de los dos
movimientos, un movimiento es tomado como patrón o referencia para medir
la rapidez del otro y los resultados de tal comparación pueden ser: o
más rápido que, o menos rápido que, o igual que; Un observador diría que
uno de los vehículos recorre: o más distancia, o menos distancia, o
igual distancia que el otro en el mismo intervalo de tiempo.
Rapidez es eso: distancia recorrida por unidad de tiempo (sean cuales
sean las unidades que se utilicen para medir el tiempo y la distancia).
Desde la antigüedad el hombre ha desarrollado todo tipo de ingenios para
medir la distancia, desde la vara hasta la cinta métrica de hoy día,
pasando por mecanismos interesantes como el Odómetro de Hero hasta el
cuentakilómetros de un carro. De igual manera lo ha hecho con el tiempo,
utilizando desde la duración del día, las fases de la Luna, la
revolución solar hasta la oscilación de un átomo para construir los
precisos relojes atómicos.
El Odómetro de Hero
Tipos de rapidez Un objeto material cualquiera puede
moverse de diferentes maneras, puede hacerlo con una rapidez constante o
variable, puede moverse en línea recta o curva, puede ir y venir en una
dirección determinada, etc. Son prácticamente infinitas las formas de
moverse, sin embargo hay dos tipos de rapidez para describirlos. Una es
la rapidez que en cada instante de tiempo tienen los cuerpos cuando se
mueven en un cierto intervalo de tiempo, y otra la que nos informa sobre
la rapidez con que ocurrió todo el proceso en ese intervalo de tiempo.
La primera se llama rapidez instantánea y la segunda se llama rapidez
promedio o rapidez media.
En la siguiente animación
se observan un camión y una moto desplazándose a lo largo de una calle.
El camión se desplaza con rapidez variable y la moto se desplaza con
rapidez constante. En este caso la rapidez media del camión es igual a
la de la moto pues ambos parten al mismo tiempo y llegan simultáneamente
al final de la calle.
Definición de rapidez media: Rapidez media es el cociente entre la
distancia recorrida por un objeto material y el intervalo de tiempo
empleado en recorrer esa distancia. Operacionalmente es:
Esta definición es válida para cualquier tipo de movimiento curvo o
rectilíneo.
Definición
de rapidez instantánea.
Existen movimientos con desplazamientos variables por unidad de tiempo,
se dice en estos casos que la rapidez es variable en el tiempo. La
rapidez instantánea se refiere a la rapidez que en cada instante tiene
un cuerpo en este tipo de movimientos. Parece contradictorio hablar de
algo que se está moviendo en un instante de tiempo, pues para que haya
movimiento es necesario que haya desplazamiento y esto ocurre al
transcurrir el tiempo. El concepto se refiere a la rapidez que el objeto
tiene en intervalos de tiempo tan cortos ( ¡casi cero! ) que se puede
considerar que la rapidez se mantiene constante en ese intervalo.
De hecho una manera de medirlo se basa en esta idea, la rapidez se
deriva del cociente entre un desplazamiento muy pequeño y el intervalo
correspondiente de tiempo, el cual será muy pequeño también..
Si un cuerpo se mueve con rapidez constante, la rapidez media e
instantánea coincidirán en valor numérico aunque ambos conceptos tengan
significados diferentes
Significado de la rapidez media. En la figura se muestra una vista área de
el camino seguido por un móvil(carro, persona, animal, avión, cohete,
etc), el cual partiendo del punto A llega al punto B en 4 minutos. Luego
avanza de B a C y tarda 5 minutos en hacerlo. Finalmente avanza de C a D
y tarda 7 minutos en recorrer ese tramo. Cada trayecto recto del camino
tiene la misma longitud y es igual a 200 metros.
La longitud completa del camino desde A hasta D es de 12 km. y el tiempo
empleado en recorrerlo es de 7 horas, la rapidez media para este
trayecto es:
Este resultado nos dice que si el móvil se desplaza
con una rapidez constante de 2,25 km/hora recorrerá el trayecto completo
de 600 metros en 16 minutos. Aunque el movimiento haya sido con rapidez
variable, la rapidez promedio o media nos da información global sobre la
rapidez del movimiento.
¿Cómo se
mide la rapidez?
Cada fenómeno requiere de un diseño particular y especial para medir la
rapidez. No es lo mismo medir la rapidez del viento que la rapidez de un
carro o la de la Luz. A continuación algunos ejemplos sobre la medida de
la rapidez.
¿Cómo medir la rapidez del viento?:
¿Cómo fabricar un instrumento en la casa
para medir la rapidez del viento? Se puede construir,
pegando el extremo de un hilo de unos 15 cm. de largo,
al centro de un transportador y el otro extremo a una
pelota de ping-pong como se muestra en la figura. Si el
borde recto del transportador se coloca en forma
horizontal la inclinación del hilo estará relacionada
con la rapidez del viento. El viento al chocar con la
bola de ping pong ejerce una acción sobre ella,
produciendo una desviación de acuerdo a la velocidad que
lleva.
A mayor velocidad del viento, mayor es la acción sobre la bola y
por consiguiente es mayor el ángulo de inclinación del hilo con
respecto a la vertical.
En la tabla
adjunta se indican los valores de la rapidez del viento de
acuerdo al ángulo de inclinación.
Angulo
Kilómetros por hora
Angulo
Kilómetros por hora
90
0
50
28-30
85
8-11
45
31-33
80
12-14
40
34-36
75
15-17
35
37-39
70
18-20
30
40-43
65
21-23
25
44-48
60
24-25
20
49-54
55
26-27
¿Cómo se mide la rapidez de un auto?
La medida de la rapidez de un auto
se basa en un fenómeno magnético denominado Inducción Magnética.
El principio de funcionamiento puede ser visualizado mediante un
experimento muy sencillo de realizar.
Necesitas un pequeño disco de aluminio (o de algún otro metal
que no sea atraído por el imán) con un abultamiento central, un
imán de herradura o recto, la punta de una aguja de aluminio de
las que se utilizan para tejer y un pequeño disco de madera.
1) Con la
aguja y el disco de madera se hace una base como se
muestra en la figura.
2) Se coloca el disco de aluminio sobre la aguja de tal
manera que rote libremente.
3) Con un hilo se cuelga el imán por su parte central y
se pone a girar sobre el disco de aluminio Figura.
Observa como el imán arrastra al disco en su movimiento
y observa como el disco se detiene al detenerse el imán.
En un vehículo el imán está conectado a un cable
giratorio que da vueltas de acuerdo con el movimiento de
una de las ruedas. El imán da vueltas dentro de un
cilindro de aluminio llamado la copa del velocímetro
arrastrando a la copa en su movimiento debido al
magnetismo inducido en ella. Un resorte en espiral se
opone al movimiento deteniendo al disco en un punto de
acuerdo a la rapidez de giro del imán que es el mismo
que el de las ruedas.