En nuestro planeta, determinar la velocidad a la que nos desplazamos es una tarea sencilla. Basta con observar el paisaje que pasa a nuestro alrededor, como los árboles que se deslizan junto a nosotros. Además, contamos con un velocímetro que mide la cantidad de veces que giran las ruedas de nuestro vehículo por segundo, calculando la velocidad a partir de su circunferencia. Un dato interesante es que si instalas neumáticos más grandes en tu coche, el velocímetro mostrará una lectura incorrecta.
Sin embargo, cuando volamos sobre un océano, la falta de referencias visuales puede dar la impresión de que estamos estáticos. En este contexto, los aviones determinan su velocidad mediante sensores que miden la velocidad del aire que fluye sobre sus alas. Aunque haya viento, esta velocidad no siempre coincide con la velocidad relativa al suelo, pero se puede calcular utilizando los datos de localización GPS proporcionados por satélites en órbita.
Imagina ahora que te diriges a Marte. Establecer una velocidad precisa es crucial para no perder la oportunidad de encontrarte con el planeta en su trayectoria alrededor del sol. Sin embargo, en el espacio no hay árboles, aire ni señales GPS que te orienten. Entonces, ¿cómo puedes saber a qué velocidad te desplazas? La respuesta radica en la física.
Comprendiendo la velocidad
La velocidad se define como la distancia recorrida en un tiempo determinado, por ejemplo, 80 kilómetros por hora. Para un avión que utiliza coordenadas GPS, calcularla es sencillo: solo es necesario medir la distancia entre dos puntos y dividirla por el tiempo que se tarda en recorrer esa distancia, desde el punto A hasta el punto B.
No obstante, este método solo es efectivo si el trayecto es recto. En el caso de una abeja, su trayectoria es más errática, similar a la de un marinero que ha bebido de más. En la imagen que se presenta a continuación, se puede observar que la abeja recorre una distancia mucho mayor de la necesaria para ir de un lugar a otro.
Por esta razón, en física se prefiere el término velocidad, que implica rapidez en una dirección específica. Aunque la abeja pueda mantener una velocidad constante, su velocidad en términos vectoriales varía constantemente.
Analizando la trayectoria de la abeja
Para ilustrar la trayectoria de la abeja, se puede dibujar un plano de coordenadas xy. Imaginemos que alguien observa su reloj y anota la hora 1:00:05 (cinco segundos después de la 1 en punto); en ese instante, la abeja se encuentra en una posición determinada por el vector r1. A la 1:00:15, su vector de posición cambia a r2.
A partir de aquí, es posible calcular el cambio en la posición del vector (Δr), o desplazamiento, y dividirlo por el cambio en el tiempo (Δt = 10 segundos). Sin embargo, el resultado que obtenemos es la velocidad media, que puede no reflejar el movimiento real de la abeja en cualquier punto de su trayecto.