LA VELOCIDAD DEPENDE DEL CRISTAL CON QUE SE MIRA

Esta afirmación mezcla "la ley Campoamor" ("En este mundo traidor, nada es verdad ni mentira, todo es según el color del cristal con que se mira") con nuestro protagonista de hoy: la velocidad.

Aunque es un término conocido, podemos recordar que la velocidad mide la rapidez con que un objeto cambia de posición (se mueve). La medida habitual de la rapidez es una división entre la cantidad de espacio recorrido entre el tiempo empleado. Hasta aquí, todo bien.

Las unidades de medida son Km/h en el sistema internacional pero otras muy comunes son los metros/segundo.

Entre las velocidades más famosas están las del sonido en condiciones estándar (340 m/s aproximadamente) y las de la luz (300.000 km/s). Esta última, además, tiene la honorable propiedad de ser la velocidad más alta que se puede alcanzar en el Universo.

Usando la velocidad del sonido los ingenieros aeronáuticos han acopiado el concepto de unidad Mach (1 vez la velocidad del sonido). Por ello en los aviones que viajan a velocidades superiores al sonido (supersónicos) se habla de Mach en lugar de metros/segundo. En estos aviones el sonido de sus reactores viaja muy por detrás del avión que lo emite (sorprendente, ¿no?)

Volviendo a nuestro concepto de velocidad, vale la pena pensar de qué hablamos. Observa el gráfico siguiente:

Si nuestras abejas han hecho el recorrido entre A y B en el mismo tiempo, ¿quién ha ido más deprisa?

Evidentemente la abeja de arriba ha sido más rápida, pues ha recorrido más distancia en el mismo tiempo que la abeja de abajo. Con este ejercicio vemos que hay dos conceptos importantes cuando hablamos de espacio:

1. Espacio recorrido o trayectoria, que es la distancia real que se recorre en un movimiento cuando lo medimos conforme al camino recorrido.
2. Desplazamiento, es la distancia recta entre el punto de inicio y el final.

Estos conceptos nos conducen a dos ideas de velocidad distinta pero totalmente relacionadas:

1. Velocidad instantánea, es la velocidad que presenta un cuerpo en un instante determinado. Esta velocidad se mide en un intervalo de tiempo muy pequeño. Idealmente este intervalo es infinitamente pequeño, pero en la vida real esto no es posible (sólo en nuestro cerebro).
2. Velocidad media, es la resultante de dividir el desplazamiento entre el tiempo empleado. Es la velocidad constante que debería tener un objeto que se mueva entre el punto inicial y el final y tarde lo mismo que en el movimiento estudiado.

En el caso de las abejas, la abeja superior tendrá una velocidad instantánea superior a la abeja inferior. Pero la velocidad media será la misma, pues el desplazamiento y el tiempo son iguales.

De forma inversa, es interesante comprobar que para que un coche que viaje a 120 km/h de media, debe superar los 120 km/h en algunos tramos (velocidad instantánea) para compensar los momentos en que no alcanza los 100 km/h (p.ej. en la circulación por ciudad). Este es el principio que manejan los radares de tramo que la policía de carretera emplea para evitar que los conductores superen la velocidad máxima en trozos amplios de carretera.

En Física empleamos vectores para representar la velocidad, ¿por qué? Porque la velocidad es una magnitud que tiene dirección y sentido. Además podemos emplear una descomposición de la velocidad según un sistema de referencia para simplificar el estudio del movimiento.

Esto significa que el vector velocidad que apunta en la dirección y sentido del movimiento se puede descomponer, según unos ejes perpendiculares, en dos vectores velocidad que sumados dan el inicial. En la práctica, esto permite descomponer el movimiento de una bala en dos movimientos más simples y facilitar su estudio.

Pero lo más alucinante de la velocidad está por venir. Piensa en una mosca moviéndose dentro de un coche que circula a 120 km/h. Si la mosca tiene una velocidad de 5 km/h vista desde dentro del coche, ¿significa eso que la mosca se mueve a 125 km/h vista desde fuera?

Esto es lo que plantea la teoría de la relatividad clásica o de Galileo. El movimiento no es absoluto, depende del punto de vista del observador. O sea, todo movimiento es relativo al sistema de referencia que observa. ¿Flipante?

Por ello el título de nuestra entrada "depende", porque cuando hablamos de movimiento nada es verdad ni mentira, todo depende del sistema de referencia.

Espero tus comentarios. Hasta pronto.

J. Carlos Avendaño
Profesor e ingeniero