El movimiento de los objetos

 Tiempo, Rapidez y Velocidad

Cuando tenemos la intención de dirigirnos a algún lugar, evento, reunión o viaje, y este es un sitio conocido o desconocido, tomamos siempre en cuenta la hora en que llegaremos y el tiempo que nos tomara llegar, podemos decir que el tiempo es fundamental para organizarnos día con día; y así como es importante para nuestras necesidades, el tiempo es una variable física que determina el orden y la duración de los eventos y fenómenos que ocurren en la naturaleza. 

El tiempo es fundamental para medir cuanto tardan los cuerpos en moverse, y su unidad de medida principal es el segundo (s) , aunque también se expresa en minutos (m), horas (h), días, semanas, meses, etcétera.

¿Qué es un segundo? ¡La pregunta del millón!

Han existido variedad de definiciones en la historia. Y podemos mencionar algunas opciones que van desde una explicación sencilla, hasta una de grado universitario difícil de entender para la mayoría de nosotros. A continuación mostramos las respuestas mas notables.

 Cerca del año 1791, El segundo se definió como el tiempo que tarda un péndulo de 1 m de largo en moverse de un lado a otro.

 De 1889 a 1967, la unidad de tiempo se definió como cierta fracción del día solar medio, o el tiempo promedio entre llegadas sucesivas del Sol al cenit (Una fracción de tiempo desde que amanece hasta que el sol esta encima de nuestra cabeza, o al medio día, como en México lo llamamos).

 El estándar actual, adoptado en 1967, es mucho más preciso; se basa en un reloj atómico que usa la diferencia de energía entre los dos estados energéticos más bajos del átomo de cesio. Al bombardearse con microondas de cierta frecuencia exacta, el átomo de cesio sufre una transición entre dichos estados. Un segundo se define como el tiempo que tardan 9,192,631,770 ciclos de esta radiación de microondas.

El segundo, como unidad de medida, ha sido difícil de interpretar ya que tenemos diferentes referencias de como lo vivimos, o sentimos, no es un objeto que va y viene. El objeto con el cual la mayoría de los seres humanos medimos el tiempo es el Reloj.

 Rapidez y Velocidad

Ahora imaginemos que vamos a salir a correr en la ciudad, y tienes como objetivo cierta distancia, deseas terminar la ruta en un determinado tiempo. La primera semana terminas la ruta en 30 minutos, la segunda semana en 20 minutos, tu condición física mejora y te das cuenta que la ruta es la misma, solo cambia el tiempo, observas la relación que existe entre la distancia y el tiempo que corres. Dicha relación se llama rapidez.

La rapidez es la distancia recorrida por un objeto entre el tiempo que lo lleva hacerlo. La siguiente expresión matemática representa la relación distancia-tiempo:

Donde r es la rapidez, d la distancia recorrida, y t el tiempo empleado en recorrer dicha distancia y se expresa en términos de metros sobre segundo (m/s)

Ejemplo:

Caminas 1200 metros para llegar a tu escuela, y tardas alrededor de 14 minutos en llegar, determina la rapidez con la que llegas a la escuela.

Solución: 

 Representemos los valores en la expresión mencionada con anterioridad. 

 

En la parte baja de la representación (el denominador), estamos multiplicando el 14 x 60 para convertir de minutos a segundos (1 minuto tiene 60 segundos). Del lado derecho, representaremos las unidades dimensionales con las que se expresa la rapidez.

Al resolver obtenemos: 

Por lo tanto, caminas a una rapidez de 1.428 m/s (metros sobre segundo), para recorrer una distancia de 1200 metros en 14 minutos.

Es probable que hayas escuchado que rapidez es igual a velocidad, pero el concepto velocidad hace referencia a un complemento de características que se añaden a la rapidez, estos son,  la dirección (Toma la definición de desplazamiento vista anteriormente), el sentido (Si se dirige del punto A al punto B, o si regresa del punto B al punto A) del movimiento y la Magnitud (El valor de la rapidez). En este caso el valor de la rapidez seria la magnitud con la cual se mueve el objeto. En la siguiente imagen se muestran dichas características.

Estas características definen al termino velocidad, y son muy 

utilizadas en el estudio del movimiento.

 Por lo tanto, la definición de velocidad es la distancia constante recorrida por un objeto sobre unidad de tiempo (Magnitud) y tiene Sentido y Dirección.

Referencias:

        El Movimiento de los objetos, Ciencia y Tecnología. Física, Dirección General de Materiales                Educativos de la Secretaria de Educación Publica, México, Primera Edición 2020.

        1. Unidades, Cantidades Físicas y Vectores, Física Universitaria, Sears-Zemansky, Volumen 1,              12a Edición.

        Física, Conceptos y Aplicaciones,  Paul E. Tippens, 7a Edición.