Muchas fórmulas y ecuaciones en física implican calcular una velocidad inicial y final. La diferencia entre la velocidad inicial y final en las ecuaciones para la conservación de la cantidad de movimiento o las ecuaciones de movimiento indican la velocidad de un objeto antes y después de que algo suceda. Esto podría ser una fuerza aplicada al objeto, una colisión o cualquier cosa que pudiera cambiar su trayectoria y movimiento.
Para calcular la velocidad final de un objeto con aceleración uniforme, puede usar la ecuación de movimiento correspondiente. Estas ecuaciones usan combinaciones de distancia, velocidad inicial, velocidad final, aceleración y tiempo para relacionarlas entre sí.
Fórmula de velocidad final
Por ejemplo, la velocidad final (vF ) fórmula que usa la velocidad inicial (vI), aceleración (a) y tiempo (t) es:
v_f = v_i + aΔt.
Para una velocidad inicial dada de un objeto, puede multiplicar la aceleración debida a una fuerza por el momento en que se aplica la fuerza y agregarla a la velocidad inicial para obtener la velocidad final. El "delta" Δ delante del
Esto es ideal para una pelota que cae hacia el suelo debido a la gravedad. En este ejemplo, la aceleración debida a la fuerza de gravedad sería la constante de aceleración gravitacional gramo = 9,8 m / s2. Esta constante de aceleración le dice qué tan rápido acelera cualquier objeto cuando lo deja caer en la Tierra, sin importar cuál sea la masa del objeto.
Si deja caer una pelota desde una altura determinada y calcula cuánto tiempo tarda la pelota en llegar al suelo, entonces puede determinar la velocidad justo antes de que toque el suelo como velocidad final. La velocidad inicial sería 0 si dejara caer la pelota sin ninguna fuerza externa. Usando la ecuación anterior, puede determinar la velocidad final vF.
Ecuaciones alternativas de la calculadora de velocidad final
Puede usar las otras ecuaciones cinemáticas según corresponda para cualquier situación en la que esté trabajando. Si supiera la distancia que recorrió un objeto (Δ_x_), junto con la velocidad inicial y el tiempo que tardó en recorrer esa distancia, podría calcular la velocidad final usando la ecuación:
v_f = \ frac {2Δx} {t} - v_i
Asegúrese de utilizar las unidades correctas en estos cálculos.
Un cilindro rodante
Para un cilindro que rueda por un plano inclinado o una colina, puede calcular la velocidad final usando la fórmula para la conservación de energía. Esta fórmula dicta que, si el cilindro parte del reposo, la energía que tiene en su posición inicial debe ser igual a su energía después de rodar hacia abajo una cierta distancia.
En su posición inicial, el cilindro no tiene energía cinética porque no se mueve. En cambio, toda su energía es energía potencial, lo que significa que su energía se puede escribir como mi = mgh con una misa metro, constante gravitacional gramo = 9,8 m / s2 y altura h. Una vez que el cilindro ha rodado una distancia, su energía es la suma de su energía cinética de traslación y su energía cinética de rotación. Esto te da:
E = \ frac {1} {2} mv ^ 2 + \ frac {1} {2} Iω ^ 2
para la velocidad v, Inercia rotacional I y velocidad angular "omega" ω.
La inercia rotacional I porque un cilindro es I = señor2/ 2. Según la ley de conservación de la energía, puede establecer la energía potencial inicial del cilindro igual a la suma de las dos energías cinéticas. Resolviendo para v, tu obtienes
v = \ sqrt {\ frac {4} {3} gh}
Esta fórmula para la velocidad final no depende del peso o la masa del cilindro. Si supiera el peso de la fórmula del cilindro en kg (técnicamente, la masa) para diferentes objetos cilíndricos, podría comparar diferentes masas y encontrar que sus velocidades finales son las mismas, porque la masa se cancela fuera de la expresión sobre.