Na Física, quando um corpo se movimenta de um determinado local para outro ocorre um deslocamento, causado pela velocidade. Ambos representam uma grandeza vetorial, denominada de velocidade média. Assim, é possível calcular qual a rapidez de um objeto relacionado ao intervalo de tempo médio.
De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a velocidade é representada em metros por segundo (m/s). Porém, alguns cálculos também são feitos com a velocidade em quilômetro por hora (km/h). Quando as unidades de medidas forem diferentes, é importante fazer a conversão.
Nesse sentido, a velocidade média é estabelecida quando há diferença entre o ponto inicial e o ponto final de determinada movimentação. O movimento, neste caso, é feito por um deslocamento que caracteriza a velocidade. Vale ressaltar que existem dois tipos de velocidade, a média e a escalar.
Vamos descobrir a diferença entre ambas e como calcular!
Velocidade média
Velocidade média é calculada a partir da diferença de posição entre dois pontos, ou seja, ponto final e o ponto inicial de terminado objeto. Neste sentido, o objeto não precisa, necessariamente, ter se movimentado numa velocidade constante ou, até mesmo, ter permanecido estático.
Ou seja, o que é analisado na questão é a diferença entre as posições deste objeto. Assim, imagine um carro de Fórmula 1. Durante toda a corrida os carros adquirem velocidades diferenciadas, em alguns momentos param e depois aceleram novamente. Mas, a questão principal é que ao final da corrida os carros voltam para o ponto de partida.
Nesse sentido, o que vale ser analisado é a distância que os carros percorreram entre esse ponto de partida e o retorno para o mesmo ponto. Para que a velocidade média possa ser calculada, neste caso, é necessária a utilização de uma fórmula geral: Vm = ∆s / ∆t -> ∆s = SF – S0 .
Visto isso, temos:
vm – velocidade média (m/s)
ΔS – deslocamento (m/s)
SF – posição final (m)
S0 – posição inicial (m)0S
Vale lembrar que velocidade média não é a mesma coisa que a média das velocidades. Ou seja, para que a média das velocidades possa ser calculada, o tempo entre os espaços da movimentação deve ser o mesmo para cada velocidade. Dessa forma, esse tipo de velocidade é denominado de média harmônica.
O que é velocidade? Definição, tipos de velocidade e características
×Como calcular a velocidade média?
Se traçarmos duas retas perpendiculares entre si, podemos analisar o cálculo da velocidade média da seguinte forma: a velocidade média é representada pelo coeficiente angular de uma terceira reta. Ou seja, quanto maior a inclinação em função do tempo, o valor da velocidade, consequentemente, também será maior.
Assim, é necessário calcular o coeficiente angular de uma função em relação à posição / tempo. Ainda não entendeu? Então, imagine um ônibus que tem previsão de saída de um ponto às 15h, com previsão de chegada às 21h. Aqui, necessitamos saber qual a velocidade média (m/s) desse ônibus que percorreu 450 km. Vamos calcular?
Primeiros, vamos tirar as informações da questão apresentada. Sendo assim, observe:
Posição final: Sfinal = 450 km Posição inicial: Sinicial = 0 km Tempo final: Tfinal = 21 h Tempo inicial: Tinicial = 15 hA partir disso, podemos utilizar a fórmula da velocidade média: Vm = ∆s / ∆t -> ∆s = SF – S0. Então, temos:
Vm = ∆s (Sfinal – Sinicial) / ∆t (Tfinal – Tinicial ) Vm = 450 – 0 / 21 – 15 Vm = 450 / 6 Vm = 75 km/hEntretanto, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a velocidade é dada em m/s. Neste caso, basta converter o valor final de 75 km/h em m/s. Para isso, é necessário dividir o valor por 3,6. Assim, temos:
75 km/h / 3,6 = 20,83 m/s
Dessa forma, a resposta final para questão é 20,83 m/s.
Velocidade média x velocidade escalar média
Existe uma determinação para a velocidade que pode confundir na hora dos cálculos. Estamos falando da velocidade escalar média. Enquanto a velocidade média analisa a diferença entre a posição final e o ponto inicial, a velocidade escalar média representa o valor do deslocamento.
Neste sentido, essa velocidade não se preocupa com a direção ou o sentido que determinado objetivo possui. Assim, o objeto se desloca sempre na mesma direção e com o sentido constante. Assim, a fórmula para calcular a velocidade escalar média é diferente.
A fórmula para calcular a velocidade, neste caso, é representada da seguinte forma:
V = espaço total / ∆t
Para ficar exemplificar, imagine a seguinte situação: Joana quer ir para uma cidade que fica a 120 km de sua casa. Para chegar ao destino, ela utilizara a velocidade 60 km/h. Joana completou três quartos do trajeto à velocidade de 50 km/h. Sabendo disso, quanto tempo ela vai levar para completar o trajeto de acordo com a velocidade que havia planejado?
Bom, para resolver essa questão é preciso analisar alguns pontos. Ou seja, Joana quer chegar ao destino numa velocidade de 60 km/h e sabe-se que todo o trajeto possui 120 km. A partir disso, é possível concluir que ela levará 2 horas para chegar ao destino, certo?
Sabe-se que Joana percorreu três quartos (¾) do trajeto de 120 km, ou seja, 90 km à velocidade de 45 km/h. A partir disso, vamos utilizar a fórmula da velocidade escalar média V = espaço total / ∆t e, assim, temos:
50 = 90 / ∆t -> 50∆t = 90 -> ∆t = 90/50 = 9/5 h ou 1,8 h
Com isso, é possível concluir que Joana gastará 12 minutos, no máximo, para concluir o trajeto até o destino final.
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Fontes: Brasil Escola, Brasil Escola, Educa Mais Brasil e Geekie Games
Imagens: Doutor Multas, Blog Professor Ferretto, QI Educação, Física Interativa e Mundo Educação
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