¿Qué es la Calculadora de Velocidad Media?
Esta calculadora obtiene la velocidad media de un objeto como la media aritmética entre su velocidad inicial (u) y su velocidad final (v): \(\bar{v} = (v + u)/2\). También puede despejarse para hallar la velocidad inicial o la final cuando se conocen la media y uno de los extremos. Cada velocidad tiene su propio menú de unidades, así que puedes combinarlas (por ejemplo, km/h y m/s) y aun así obtener un resultado correcto y coherente. Se trata de cinemática pura, por lo que funciona igual en cualquier lugar.
Cómo usarla
1. Elige qué quieres calcular: la velocidad media, la inicial o la final. 2. Introduce las dos velocidades conocidas y selecciona una unidad para cada una. 3. Escoge la unidad en la que quieres ver el resultado. 4. Si lo deseas, indica el número de cifras significativas o deja la opción «automático». La calculadora convierte cada dato a metros por segundo, aplica la fórmula y luego transforma el resultado a la unidad de salida que hayas elegido.
La fórmula explicada
En un movimiento con aceleración constante (uniforme), la velocidad promediada en el tiempo coincide con la media simple de los dos extremos:
$$\bar{v} = \frac{\text{Final velocity (v)} + \text{Initial velocity (u)}}{2}$$
Al despejar obtenemos la velocidad inicial \(u = 2\bar{v} - v\) y la velocidad final \(v = 2\bar{v} - u\). Las velocidades pueden ser negativas; un valor negativo simplemente indica que el movimiento va en sentido contrario.
Ejemplo resuelto
Un objeto acelera de forma uniforme desde \(u = 10 \text{ m/s}\) hasta \(v = 20 \text{ m/s}\). La velocidad media es $$\bar{v} = \frac{20 + 10}{2} = 15 \text{ m/s}$$ Con unidades mixtas: si \(v = 72 \text{ km/h}\) y \(\bar{v} = 15 \text{ m/s}\), entonces \(v = 72 \times 0{,}27778 = 20 \text{ m/s}\), de modo que \(u = 2 \times 15 - 20 = 10 \text{ m/s}\).
Tabla de Conversión de Unidades de Velocidad
La unidad SI de velocidad es el metro por segundo (m/s). Todas las unidades aceptadas por esta calculadora se definen en relación con el metro por segundo. Para convertir cualquier velocidad a m/s, multiplique por el factor en la segunda columna; para convertir desde m/s nuevamente a esa unidad, multiplique por el factor inverso en la tercera columna (que es simplemente el recíproco).
| Unidad | Multiplicar por (a m/s) | Factor inverso (desde m/s) |
|---|---|---|
| metro por segundo (m/s) | 1 | 1 |
| kilómetro por hora (km/h) | 0.27778 | 3.6 |
| milla por hora (mph) | 0.44704 | 2.23694 |
| pie por segundo (ft/s) | 0.3048 | 3.28084 |
| nudo (kn) | 0.51444 | 1.94384 |
| centímetro por segundo (cm/s) | 0.01 | 100 |
| pulgada por segundo (in/s) | 0.0254 | 39.3701 |
Ejemplo resuelto: un automóvil que viaja a 60 mph tiene una velocidad de \(60 \times 0.44704 = 26.82\) m/s. Convertir eso nuevamente a km/h da \(26.82 \times 3.6 = \) 96.56 km/h. Dado que las velocidades inicial y final son iguales aquí, la velocidad promedio es igual a esa velocidad única expresada en km/h.
Términos Clave y Variables
- Velocidad inicial (u)
- La velocidad del objeto al inicio del intervalo de tiempo considerado. En la fórmula de velocidad promedio es una de las dos velocidades de extremo; si el objeto parte del reposo, \(u = 0\).
- Velocidad final (v)
- La velocidad del objeto al final del intervalo de tiempo. Junto con \(u\), define el cambio de movimiento en el intervalo.
- Velocidad promedio (\(\bar{v}\))
- Para movimiento bajo aceleración constante, la velocidad promedio es la media aritmética de las velocidades inicial y final: \(\bar{v} = \dfrac{v + u}{2}\). Este atajo es válido solo cuando la aceleración es uniforme; de lo contrario, la velocidad promedio debe encontrarse a partir del desplazamiento total dividido por el tiempo total.
- Aceleración uniforme (constante)
- Una condición en la que la velocidad cambia por cantidades iguales en intervalos de tiempo iguales — la aceleración \(a\) no varía con el tiempo. Esta es la suposición que hace que la fórmula del punto medio \(\bar{v} = (v+u)/2\) sea exacta, porque la gráfica de velocidad versus tiempo es una línea recta.
- Desplazamiento
- El cambio en la posición del objeto — una cantidad vectorial con magnitud y dirección. Bajo aceleración constante es igual a la velocidad promedio multiplicada por el tiempo: \(s = \bar{v}\,t\).
- Convención de signos para la dirección
- La velocidad es un vector, por lo que cada valor lleva un signo que indica la dirección a lo largo del eje elegido. Elija una dirección como positiva; el movimiento en la dirección opuesta es negativo. Por ejemplo, con \(u = +20\) m/s y \(v = -10\) m/s (objeto cambió de dirección), la velocidad promedio es \(\bar{v} = \dfrac{(-10) + (+20)}{2} = +5\) m/s, indicando un movimiento neto en la dirección positiva.
Preguntas frecuentes
¿La media siempre es \((v + u)/2\)? Solo cuando la aceleración es constante. Si la aceleración no es uniforme, la velocidad media real es el desplazamiento total dividido entre el tiempo total y puede diferir.
¿Puedo combinar unidades? Sí. Cada campo tiene su propia unidad y el resultado se muestra en la unidad que selecciones en el campo de salida.
¿El resultado puede ser negativo? Sí: la velocidad es un vector, así que un valor negativo indica movimiento en sentido opuesto.
