A velocidade é uma medida que descreve o movimento de um corpo em um determinado espaço e tempo. Faz parte da cinemática, o estudo da física mecânica, que analisa os movimentos dos corpos.
A velocidade de um corpo é dada pela razão entre o deslocamento de um corpo em um dado momento. Pode ser considerado como o tamanho que mede o quão rápido um corpo se move.
A análise de velocidade é dividida em dois tópicos principais: velocidade média e velocidade instantânea. É considerado um tamanho vetorial, isto é, possui um módulo (valor numérico), uma direção (por exemplo, vertical, horizontal) e uma direção (por exemplo, para frente, para cima).
No entanto, para problemas elementares em que há apenas um deslocamento unidirecional, o chamado movimento unidimensional, é conveniente tratá-lo como uma grandeza escalar (somente com valor numérico).
As unidades de velocidade comumente usadas são:
m / s (metros por segundo);
km / h (km por hora);
No sistema internacional (S.I.), a unidade de velocidade padrão é m / s. Portanto, é importante saber a conversão entre km / he m / s, que resulta da seguinte relação:
O que é Velocidade Média e Velocidade Instantânea?
A velocidade média indica a velocidade que um objeto se desloca em um intervalo de tempo médio. Ela é dada pela seguinte razão:
Onde:
= Velocidade Média
= Intervalo do deslocamento [posição final – posição inicial ()]
= Intervalo de tempo [tempo final – tempo inicial ()]
Velocidade Média ou Velocidade Escalar Média
Talvez você já tenha ouvido os dois termos. Eles têm o mesmo significado, ou seja, o primeiro é a versão popular do segundo. A investigação da velocidade é dividida em duas áreas: velocidade instantânea e velocidade média. Aqui está a diferença entre eles:
A velocidade escalar instantânea indica a velocidade de um corpo em um determinado ponto no tempo. Desta forma, é possível determinar a velocidade exata de um carro passando por um radar ou até mesmo a velocidade alcançada após alguns segundos de condução. Dica: Sempre que olhamos para um velocímetro, sabemos a velocidade instantânea.
Para calcular a velocidade atual, a fórmula é usada:
Para calcular a velocidade instantânea, a seguinte fórmula é utilizada:
V= v0+at
Onde:
V= velocidade;
v0= velocidade inicial;
a= aceleração;
t = tempo.
Esta fórmula aplica-se apenas a movimentos uniformemente diferentes. A velocidade média analisa a velocidade média durante uma determinada viagem e hora. Para obter um cálculo preciso, considere o tempo necessário para percorrer um campo, incluindo as paradas.
Fórmula de velocidade média:
Use a seguinte fórmula para calcular a velocidade escalar média:
Vm = ΔS / Δt
Ou seja, você pode calcular a velocidade média conhecendo a variação do espaço percorrido e dividindo-o pelo intervalo de tempo em que o movimento ocorreu.
É importante conhecer o significado de cada termo:
Vm = velocidade escalar média
S = espaço
t = tempo
ΔS (desvio escalar): S final – S inicial (posição final menos posição inicial)
Δt (intervalo de tempo): tempo final menos tempo inicial (final t – inicial t)
É possível que o tempo ou espaço não seja informado sobre tópicos específicos. Para conhecê-los, basta usar a mesma fórmula de cálculo de velocidade média:
Então você não precisa decorar nenhuma outra fórmula para encontrar tempo e espaço.
Cálculo da velocidade média em km / h ou m / s
É muito importante prestar atenção às unidades de medida que aparecem nos exercícios para evitar erros se você conhece o assunto. A unidade de medida km / h (quilômetros / hora) é o sistema de unidade comum. e m / s (metros / segundo) no Sistema Internacional de Unidades.
A conversão de km / h para m / s é feita dividindo por 3.6.
1 km / h ➗ 3,6 = 1 m / s
(Conversão de Km / h para m / s)
1 m / s × 3,6 = 1 km / h
(Conversão de M / s para Km / h)
Os diferentes tipos de movimentos e velocidades
Movimento Uniforme (MU):
É quando um corpo se move a uma velocidade constante. Em MU, a velocidade média é igual à velocidade atual.
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU):
Representa um corpo a velocidade constante e deve estar em linha reta.
Movimento Uniformemente Variável (MUV):
Acontece quando um objeto se move em velocidades diferentes e varia uniformemente. A velocidade média difere da velocidade atual.
Exercícios Sobre Velocidade Média
1- Depois da chuva na cidade de São Paulo, a água da chuva vai fluir pelo rio Tietê até o rio Paraná, que se estende por cerca de 1.000 km. Se a velocidade média da água é de 4 km / h, o nível de água da chuva mencionado é aproximadamente cumprido em:
a) 30 dias
b) 10 dias
c) 25 dias
d) 2 dias
e) 4 dias
Resposta: Letra “B”
Da equação de velocidade média, temos que: VM = Δs → 4 = 1000 → Δt = 1000→ Δt = 250 h
Δt Δt 4
Como as respostas estão em dias, basta que divida-se 250 h por 24 h, logo:
Δt = 250 = 10,4. Aproximadamente 10 dias.
24
2- Um carro percorreu a metade de um trajeto com 30 km / h e a outra com 60 km / h. A velocidade média na distância total foi em km / h:
a) 60
b) 54
48)
d) 40
e) 30
Resposta: Letra “D”
Supondo-se que a distância total do percurso seja de 2d e sabendo que, a partir da equação de velocidade média, podemos escrever o tempo como resultado da razão entre o espaço e a velocidade, temos:
Tempo gasto na primeira metade: T1 = d
30
Tempo gasto na segunda metade: T2 = d
60
Tempo total gasto : TTOTAL = T1 + T2
A soma T1 + T2 = d + d = 3d = d
30 60 60 20
A velocidade média será: VM = 2d = 2d = 2d . 20 = 40 Km/h
TTOTAL d d
20
3- Ao cobrar uma falta durante um jogo de futebol, um jogador imprime a bola a uma velocidade de 43,2 km / h. Determine a distância percorrida se você souber que a bola permanece por 3 segundos até alcançar as redes:
a) 36 m
b) 48 m
c) 52 m
d) 75 m
e) 28 m
Resposta: Letra “A”
Transformando a velocidade de 43,2 km/h para m/s, temos: 43,2 = 12 m/s
3,6
Da equação de velocidade média, sabemos que a distância percorrida é fruto do produto entre velocidade e tempo, portanto:
Δs = v. Δt = 12 . 3 = 36 m
4- Um menino anda a uma velocidade constante de 100 passos por minuto. Se você sabe que a sua inclinação média é de cerca de 50 cm, você determinará o tempo gasto e o número de etapas que você fará para percorrer uma distância de 3 km:
a) 45 min e 5000 passos
b) 85 min e 8000 passos
c) 50 min e 2000 passos
d) 48 min e 1500 passos
e) 60 min e 6000 passos
Resposta: Letra “E”
Sabendo que 3 km são 3000 m e que 50 cm correspondem a 0,5 m, podemos saber o número de passos. Se a cada 1 m o garoto executa dois passos, então, em 3000 m, teremos 6000 passos.
Da velocidade média, temos : VM = Δs → Δt = Δs → Δt = 6000 passos → Δt = 60 min.
Δt VM 100 passos/min
5- O motorista de um caminhão pretende ir de Juiz de Fora para Belo Horizonte via Barbacena (cidade a 100 km de Juiz de Fora e a 180 km de Belo Horizonte). A velocidade máxima na rota entre Juiz de Fora e Barbacena é de 80 km / h e de Barbacena a Belo Horizonte a 90 km / h. Determine o tempo mínimo de viagem de Juiz de Fora para Belo Horizonte em horas, considerando os limites de velocidade:
a) 4,25 h
b) 3,25 horas
c) 2,25 h
d) 3,50 h
e) 4,50 h
Resposta: Letra “B”
Juiz de Fora a Barbacena = Δt 1 = 100/80 = 1,25h
Barbacena a Belo Horizonte = Δt 2 = 180/90 = 2h
Juiz de Fora a Belo Horizonte = Δt 1 + Δt 2 = 1,25 + 2 = 3,25h
6- Um trem de 120 m de comprimento, carregado de combustível, viaja de Campinas a Marília a uma velocidade constante de 50 km / h. Este trem leva 15 segundos para atravessar completamente a ponte sobre o rio Tietê. O comprimento da ponte é:
a) 100 m
b) 88,5 m
c) 80 m
d) 75,5 m
e) 70 m
Resposta: Letra “B”
50 Km/h ÷ 3,6 = 13,8 m/s
Vm = L(trem) + L (ponte) / Δt
13,9 = 120 + L (ponte) / 15
13,9 . 15 = 120 + L (ponte)
208,5-120 = L (ponte)
L (ponte) = 88,5m
