Relación entre Rapidez, Velocidad y Aceleración
La aceleración al igual que la velocidad tiene dos partes que la componen, una parte escalar y otra parte vectorial.
La mayor confusión con estos términos se da por estas dos partes, hay que tener muy claro lo que significa una magnitud vectorial y una magnitud escalar, y cómo funcionan en la aceleración y la velocidad.
La aceleración al ser de magnitud vectorial, puede tener signo positivo o negativo, es decir, un cuerpo puede ir acelerando (positivo) o desacelerando (negativo).
¿Si la velocidad es alta la aceleración también será alta?
El hecho de que las velocidades de un cuerpo sean altas o pequeñas, no influye en el valor de la aceleración, dicho de otra manera, que un cuerpo lleve velocidades elevadas no significa que la aceleración del mismo también sea elevada.
Un cuerpo puede tener un valor alto en su velocidad y su aceleración puede ser cero.
Esto se debe porque la aceleración es la diferencia de velocidades en un instante de tiempo y al ser aceleración constante, la velocidad cambiará en una misma cantidad siempre.
Lo significa que, si la aceleración es de 5 m/s2, la velocidad cambiará cada segundo en cantidades iguales a 5 m/s.
- Si la aceleración es alta representará un cambió de la velocidad rápidamente (grande).
- Si la aceleración es baja representará un cambió de la velocidad lentamente (poco).
- Si la aceleración es igual a cero indica que no hay velocidad o que la velocidad es igual o constante en el movimiento (no cambia).
Por ejemplo, un carro va a una velocidad de 50 m/s en el instante cero (0), luego disminuye su velocidad a 32 m/s en el instante seis (6).
Siendo las velocidades bastante altas, ¿la aceleración también debe serlo? NO.
La aceleración en este caso es de apenas 3 m/s2 (disminuyendo o desacelerando), por lo que puede haber velocidades altas con aceleraciones pequeñas o incluso nulas (con valor de cero, MRU) o negativas cuando va desacelerando.
Operaciones entre rapidez, velocidad y aceleración ¿Un dilema? Solo es tener en cuenta el sistema de referencia
Uno de los problemas más complicados en el MRUA es cuando relacionan estos tres términos (rapidez, velocidad y aceleración) y se realizan operaciones con ellos.
Puede que suene repetitivo, pero es muy importante que se conozcan los términos y la diferencia entre rapidez y velocidad.
Recordando, la rapidez es un escalar (tiene magnitud, pero no tiene dirección y sentido) y la velocidad es un vector (tiene magnitud, dirección y sentido), de hecho, la magnitud de la velocidad es la misma rapidez.
Es decir, la velocidad es la rapidez más una dirección y sentido.
Por su parte la aceleración es un vector, al igual que la velocidad tiene magnitud, dirección y sentido.
Lo que significa que la velocidad y aceleración pueden ser negativas o positivas y la rapidez solo puede ser positiva.
Ahora bien, el dilema es porqué hay veces en que:
- La aceleración y velocidad son negativas y la rapidez aumenta.
- La aceleración es positiva y la velocidad negativa y la rapidez disminuye.
- La aceleración y velocidad son positivas y la rapidez aumenta.
- La aceleración es negativa y velocidad positiva y la rapidez disminuye.
Todo está en el sistema de referencia que se adopte al objeto de estudio. Se necesita aplicar un plano cartesiano o coordenada cartesiana.
Con el plano cartesiano se determina la dirección y sentido que se pueden adoptar, por ejemplo, todo lo que tenga un sentido que vaya hacia la derecha es positivo y, por el contrario, todo lo que va con sentido hacia la izquierda será negativo. De igual forma se puede realizar hacia arriba (positivo) y hacia abajo (negativo).
Se pueden cambiar los signos en el plano, siempre manteniendo polos opuestos, por ejemplo, negativa la derecha y positivo la izquierda, todo es a criterio de la persona que haga el análisis.
Entonces si es posible que un cuerpo tenga una aceleración negativa, con una velocidad negativa y que su rapidez aumente. Hay otras situaciones que pueden llegar a confundir con estos términos.
Supongamos un ejemplo de algún cuerpo en movimiento: La aceleración es positiva (se supone que va acelerando), pero la velocidad es negativa, lo que significa que la rapidez y velocidad disminuirán, acercándose más a cero. En conclusión, el cuerpo va desacelerando.
De igual manera puede ser al contrario, que la aceleración sea negativa y la velocidad positiva, lo que significa que el cuerpo va desacelerando y la rapidez disminuyendo.
En conclusión
Una velocidad y aceleración que se dirijan en un mismo sentido, es decir, las dos tienen igual singo (positiva y positiva o negativa y negativa): hará que la rapidez aumente.
Una velocidad y aceleración que se dirijan en sentidos opuestos, con signos contrarios (positiva y negativa o negativa y positiva): hará que la rapidez disminuya.