Velocidad angular para niños

La velocidad angular es una medida que nos dice qué tan rápido gira o rota un objeto. Imagina que tienes un juguete que da vueltas: la velocidad angular te diría qué tan rápido está girando. Se representa con la letra griega ω (omega).

Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el radián por segundo (rad/s). Un radián es una forma de medir ángulos, como los grados, pero más útil en física.

Aunque se usa mucho para describir cómo giran objetos completos (como una rueda o un planeta), también sirve para entender el movimiento de una partícula pequeña que se mueve en un círculo o una elipse.

La velocidad angular no solo nos dice la rapidez, sino también la dirección del giro. Se puede imaginar como una flecha que apunta en la dirección del eje de rotación, siguiendo una regla especial llamada la regla de la mano derecha.

Existen dos tipos principales de velocidad angular:

• Velocidad angular orbital: Se refiere a qué tan rápido un objeto pequeño (como un satélite) gira alrededor de un punto fijo (como la Tierra). Es decir, cómo cambia su posición angular con respecto a ese punto.
• Velocidad angular de giro: Se refiere a qué tan rápido un objeto completo (como la Tierra misma) gira sobre su propio eje. Esta velocidad es propia del objeto y no depende de dónde lo estemos observando.

La velocidad angular se mide en unidades de ángulo por unidad de tiempo. Por ejemplo, un satélite geoestacionario da una vuelta completa a la Tierra cada día. Esto significa que gira 360 grados en 24 horas, o 15 grados por hora. Si usamos radianes, su velocidad angular es de aproximadamente 0.26 radianes por hora.

Si conocemos la velocidad angular y el radio de la órbita, podemos calcular la velocidad lineal (qué tan rápido se mueve el objeto en línea recta). Por ejemplo, el satélite geoestacionario, con un radio de órbita de 42.000 km desde el centro de la Tierra, se mueve a unos 11.000 km/h.

¿Cómo se calcula la velocidad angular en un movimiento circular?

Movimiento de rotación. Trayectoria circular de un punto del sólido alrededor del eje de rotación.

Cuando un objeto gira en un círculo, todos sus puntos tienen la misma velocidad angular. Sin embargo, los puntos que están más lejos del centro de giro se mueven más rápido en línea recta (tienen mayor velocidad tangencial).

La velocidad angular instantánea (en un momento específico) se calcula dividiendo un cambio muy pequeño en el ángulo entre un cambio muy pequeño en el tiempo.

Para un movimiento circular uniforme (cuando la velocidad de giro es constante), una vuelta completa son 2π radianes. Entonces, la velocidad angular se puede calcular así:

Aquí, T es el período (el tiempo que tarda en dar una vuelta completa) y f es la frecuencia (el número de vueltas que da en un segundo).

También podemos relacionar la velocidad lineal (v) con la velocidad angular (ω) y el radio (r) de la trayectoria circular:

Esto significa que cuanto mayor sea el radio, mayor será la velocidad lineal para la misma velocidad angular.

¿Qué es el vector velocidad angular?

El vector velocidad angular obedece a la regla de la mano derecha.

La velocidad angular se puede representar como un vector. Este vector apunta a lo largo del eje de rotación. Su longitud (módulo) es el valor de la velocidad angular que ya hemos definido. Su dirección se determina con la regla de la mano derecha: si tus dedos se curvan en la dirección del giro, tu pulgar apuntará en la dirección del vector velocidad angular.

Esto nos ayuda a entender cómo se mueven todos los puntos de un objeto que está girando. La velocidad de cualquier punto en el objeto se puede calcular usando este vector velocidad angular y la posición del punto.

Velocidad angular en cuerpos rígidos

Posición del punto P situado en el cuerpo rígido (mostrado en azul). R_i es la posición con respecto al marco del laboratorio, centrado en O y r_i es la posición con respecto al marco del cuerpo rígido, centrado en O´. El origen del marco del cuerpo rígido está en la posición vectorial R desde el marco del laboratorio

.

Cuando un objeto es un "cuerpo rígido" (es decir, no se deforma mientras se mueve), todas sus partes giran juntas. Podemos estudiar su movimiento imaginando un sistema de coordenadas que se mueve y gira con el cuerpo.

La velocidad de cualquier punto en un cuerpo rígido se puede entender como la suma de dos partes: 1. La velocidad del punto de referencia del cuerpo (por ejemplo, su centro). 2. La velocidad de giro de ese punto alrededor del punto de referencia, que depende de la velocidad angular del cuerpo.

Esto nos permite describir el movimiento complejo de un objeto que no solo gira, sino que también se desplaza en el espacio.

Unidades de la velocidad angular

En el Sistema Internacional de Unidades, la velocidad angular se mide en segundos a la potencia de menos uno (s^-1), que también se conoce como hercio (Hz). Aunque a veces se usa "radián por segundo" (rad/s), el radián es una unidad sin dimensión, por lo que la unidad fundamental es s^-1.

También es común escuchar la velocidad angular en "revoluciones por minuto" (r.p.m.), especialmente para motores o máquinas, pero esta no es una unidad del Sistema Internacional.

Véase también

En inglés: Angular velocity Facts for Kids

• Cinemática del sólido rígido
• Frecuencia
• Aceleración angular
• Desplazamiento angular