Velocidade média: como calculá-la e exemplos - Ciência - 2023

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o velocidade média ou a velocidade média é definida como o quociente entre o espaço viajado e o tempo gasto viajando naquele espaço. A velocidade é uma magnitude fundamental tanto na física quanto no dia a dia das pessoas. Está presente em quase todos os aspectos da vida das pessoas.

Essa presença de velocidade é especialmente perceptível na sociedade atual, onde há uma demanda crescente por imediatismo. Claro, a velocidade também está intrinsecamente relacionada a uma infinidade de fenômenos físicos. De alguma forma, todos têm uma ideia intuitiva, mais ou menos correta, sobre o conceito de velocidade.

É necessário distinguir entre velocidade média e velocidade instantânea. A velocidade instantânea é a velocidade que um corpo está carregando em um determinado instante, enquanto a velocidade média é o quociente entre o deslocamento e o tempo.

Além disso, deve-se notar que a velocidade é uma grandeza escalar; ou seja, tem uma direção, um sentido e um módulo. Desta forma, a velocidade é aplicada em uma direção.

No sistema internacional, a velocidade é medida em metros por segundo (m / s), embora outras unidades sejam usadas com frequência na vida cotidiana, como quilômetros por hora (km / h).

Como calcular?

O cálculo da velocidade média é realizado a partir da seguinte expressão:

v_m= ∆s / ∆t = (s_{f -}s₀) / (t_{f -}t₀)

Nesta equação v_m é a velocidade média, ∆s é o incremento de deslocamento e ∆t é o incremento de tempo. Por seu lado, s_Fe sim₀ são o deslocamento final e inicial, respectivamente; enquanto você_Fe você₀ são o tempo final e inicial, respectivamente.

Outra expressão para calcular a velocidade média é:

v_m= s_t / t_t

Nesta expressão s_t é o deslocamento total e t_t é o tempo total investido para fazer esse movimento.

Como pode ser visto neste cálculo, apenas o deslocamento total e o tempo total gasto nele são levados em consideração, sem que em nenhum momento seja necessário levar em consideração como ocorreu esse deslocamento.

Nem é necessário saber se o corpo acelerou, parou ou viajou todo o caminho a uma velocidade constante.

Freqüentemente, pode ser necessário fazer o cálculo reverso para determinar o deslocamento total a partir da velocidade média e o tempo total gasto.

Nesse caso, basta resolver o deslocamento da primeira equação para obter a expressão que permite seu cálculo:

∆s = v_m ∙ ∆t

Também pode ser feito se for necessário calcular o tempo utilizado em um movimento realizado em uma velocidade média conhecida:

∆t = v_m ∙ ∆s

Unidades de medida para velocidade

A velocidade pode ser expressa em unidades diferentes. Conforme mencionado acima, no Sistema Internacional a unidade de medida é o metro por segundo.

No entanto, dependendo do contexto, pode ser mais conveniente ou mais prático usar outras unidades. Assim, no caso de meio de transporte, costuma-se utilizar o quilômetro por hora.

Por sua vez, no Sistema Anglo-Saxônico de Unidades, eles usam o pé por segundo (ft / s) ou milhas por hora (mph) para o caso dos meios de transporte.

Na navegação marítima, o nó é comumente usado; Por outro lado, na aeronáutica, às vezes é usado o número de Mach, que é definido como o quociente entre a velocidade de um corpo e a velocidade do som.

Exemplos de cálculo de velocidade média

Primeiro exemplo

Um exemplo típico em que pode ser necessário calcular a velocidade média é uma viagem entre duas cidades diferentes.

Suponha o caso em que tanto o deslocamento total (que não precisa coincidir com a distância entre as duas cidades) feito na viagem entre as duas cidades - por exemplo, 216 quilômetros - bem como o tempo gasto nessa viagem são conhecidos -por exemplo, três horas-.

O cálculo da velocidade média seria feito assim:

v_m= ∆s / ∆t = 216/3 = 72 km / h

Se você deseja expressar a velocidade em unidades do Sistema Internacional, você deve realizar a seguinte conversão:

v_m= 72 km / h = 72 ∙ 1000/3600 = 20 m / s, dado que um quilômetro equivale a mil metros e uma hora equivale a 3600 segundos.

Segundo exemplo

Outro caso prático de cálculo da velocidade média é quando vários movimentos foram feitos em um determinado período de tempo.

Suponha que uma mulher que fez várias viagens de bicicleta durante vários dias e deseja saber qual foi a velocidade média total de sua viagem.

A mulher percorreu as seguintes distâncias ao longo dos dias sucessivos: 30 quilômetros, 50 quilômetros, 40 quilômetros e 20 quilômetros.

Os respectivos tempos utilizados foram os seguintes: hora e meia, duas horas e meia, 2 horas e meia e uma hora e meia. Então, a velocidade média resultante é calculada da seguinte forma:

v_m = (30 + 50 + 40 + 20) / (1,5 + 2,5 + 2,5 + 1,5) = 17,5 km / h

Exemplos de velocidade média

Pode ser interessante conhecer alguns exemplos de velocidades médias de deslocamento para ter uma ideia mais intuitiva dos diferentes valores que a velocidade pode assumir.

No caso de uma pessoa caminhando, o valor de sua velocidade média é considerado 5 quilômetros por hora. Se essa mesma pessoa correr, ela pode atingir a metade dessa velocidade média.

A velocidade média de um ciclista amador pode ser estimada em cerca de 16 quilômetros por hora, enquanto para um ciclista profissional na estrada a velocidade média atinge o valor de 45 quilômetros por hora.

Furacões de categoria 1 podem ter uma velocidade média de 119 quilômetros por hora. Finalmente, a velocidade orbital média da Terra em torno do Sol é 107.218 quilômetros por hora.

Referências

Velocidade (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 23 de abril de 2018 em en.wikipedia.org.
Velocidade (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 23 de abril de 2018 em es.wikipedia.org.
Quilômetro por hora (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 23 de abril de 2018 em es.wikipedia.org.
Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands. The Feynman Lectures on Physics.
Elert, Glenn. "Velocidade e velocidade". The Physics Hypertextbook. Obtido em 23 de abril de 2018.