Constante de Proporcionalidad
La constante de proporcionalidad (k) es la razón fija entre dos variables directamente proporcionales, y aparece como la pendiente en la ecuación de variación directa y = kx.
Formula
k = \frac{y}{x}
Definition
La constante de proporcionalidad, usualmente llamada $k$, es el número fijo que conecta dos variables en una variación directa, $k = y/x$, permaneciendo igual sin importar qué valores tomen $x$ y $y$; representa la tasa unitaria, cuánto cambia $y$ por cada unidad de $x$, y gráficamente es la pendiente de la línea que pasa por el origen, hallada dividiendo cualquier valor de y (distinto de cero) entre su valor correspondiente de x. Formalmente, $k$ es el único elemento de $F$ tal que la aplicación lineal $f(x) = kx$ satisface $f(x)/x = k$ para todo $x \neq 0$; en el análisis dimensional $k$ lleva las unidades de $y/x$, y para las leyes de potencia $y = kx^n$, $k$ sigue siendo la constante de proporcionalidad pero ya no es la pendiente de la función excepto cuando $n = 1$ (el teorema Pi de Buckingham sistematiza la identificación de tales constantes en física).
Example
Si $2$ libras de manzanas cuestan $\$4$, entonces $k = 4/2 = 2$, así que costo $= 2 \cdot \text{pounds}$: cinco libras cuestan $\$10$, diez libras cuestan $\$20$. Un automóvil que recorre $180$ millas en $3$ horas tiene $k = 60$ mph, así que distancia $= 60 \cdot \text{time}$, y después de $4$ horas la distancia es $240$ millas. En la Ley de Hooke $F = -kx$, la constante del resorte $k$ (unidades N/m) es la constante de proporcionalidad entre el desplazamiento $x$ y la fuerza restauradora $F$, determinada experimentalmente para cada resorte.
Key Insight
La constante de proporcionalidad es la "tasa" en una variación directa, millas por galón, dólares por hora, latidos por minuto, permaneciendo constante mientras las variables mismas cambian, y debido a que toda línea de variación directa pasa por el origen, $k$ queda determinada de manera única por cualquier punto que no sea el origen sobre esa línea. Constantes de proporcionalidad como la constante de Planck $h$, la velocidad de la luz $c$, y la constante gravitacional $G$ son parámetros fundamentales en las leyes físicas, codificando la escala intrínseca de cada relación y requeridas para la consistencia dimensional.