Un niño corre sobre una pista circular con una velocidad uniforme de 10 m / s. ¿Cuál será su velocidad promedio?

Para ampliar otras respuestas …

La velocidad es una cantidad vectorial: incluye la dirección y la velocidad. La velocidad del niño sigue cambiando a medida que gira alrededor del círculo.

Ahora, en el mundo real, el niño nunca cubrirá el círculo de la misma manera dos veces. No puede seguir un círculo perfecto, solo una aproximación de uno. Sin embargo, en problemas de física, generalmente ignoramos el hecho de que el mundo real no es perfecto, por lo que lo haremos aquí.

Se nos pide una velocidad promedio. Esto tiene sentido solo durante un período de tiempo. Dado que no se especifica el tiempo, las suposiciones más lógicas para hacer serían “el promedio sobre una vuelta” o “el promedio hipotético si el niño continúa haciéndolo por un tiempo infinito”.

En ambos casos, el promedio es cero.

En el primer caso, el promedio sobre una vuelta, el desplazamiento total es cero, como otros han mencionado. El cero dividido entre cualquier cosa es cero, por lo que la velocidad promedio es cero.

En el segundo caso, estamos tratando con un límite cuando t se acerca al infinito. Como estamos dividiendo entre t , nuestra única respuesta sensata es cero. Si el círculo es de tamaño finito, entonces el desplazamiento en el tiempo se acercará a cero a medida que el tiempo tiende hacia el infinito. Si, como sugiere una respuesta, estamos tratando con un círculo infinito, entonces tenemos otros problemas. En la geometría euclidiana, podemos demostrar fácilmente que “un círculo con radio infinito” es, de hecho, una línea recta. Esto contradice el hecho de que la figura es un círculo y, por lo tanto, no existen círculos con radio infinito.

Si se quería decir algo más (por ejemplo, la velocidad promedio durante el primer cuarto del círculo), entonces el problema debería haber especificado esto. El hecho de que el problema no haga tal especificación me lleva a creer que la respuesta correcta prevista es cero, porque sin una especificación adicional, una amplia variedad de posibles respuestas podrían ser correctas si simplemente elegimos el período de t como nos plazca. De hecho, si se nos permite interpretar t de la forma que queramos, hay infinitas respuestas correctas. Parece improbable que la respuesta deseada sea “de 0 a 10 m / s en cualquier dirección arbitraria dentro del plano del círculo”, que es la respuesta que encajaría con cualquier elección posible de cómo ver el problema.

El vector de velocidad del niño es [matemáticas] \ vec {v} = a \ cos \ omega t \ hat {i} = a \ sin \ omega t \ hat {j}, [/ matemáticas] donde [matemáticas] \ omega [/ math] se llama velocidad angular, es [math] \ frac {v} {a}, [/ math] v es la velocidad del niño y el radio de la pista. Su velocidad promedio es [math] \ frac {\ int_ {t} ^ {t + T} \ vec {v} dt} {T} [/ math], donde [math] T = \ frac {2 \ pi} {\ omega} [/ math] . Calcular la integral da un cero para la velocidad promedio.

Verá que la velocidad promedio no es más que una relación entre el desplazamiento total y el tiempo total empleado. Entonces, si se da velocidad, significa que la velocidad tiene una magnitud de 10 m / s. Como el desplazamiento es cero, la velocidad es cero.

Varía. La velocidad promedio se define como el “desplazamiento” (es decir, el cambio de posición) dividido por el tiempo transcurrido. Al final de cada vuelta completa, vuelve a donde comenzó, por lo que su velocidad promedio es cero en ese momento. Pero mientras corre alrededor de la pista, su velocidad promedio varía de un momento a otro.

La velocidad se calcula en relación con la dirección del movimiento y el desplazamiento desde el principio hasta el final.

En un círculo, el comienzo es el final, por lo que su desplazamiento es 0

Su velocidad es 0

Como la pista es circular, su desplazamiento total será CERO ya que su posición inicial y final será la misma.

Si el desplazamiento total es cero, ¡la velocidad promedio será CERO !

Buena suerte…

Cero. Como va en un círculo, termina yendo a ninguna parte, la única forma en que no puede ir a ninguna parte es si su velocidad promedio es cero.