explique a equação que é utilizada para o cálculo da velocidade instantânea e velocidade média
Soluções para a tarefa
Resposta:
A velocidade média é uma grandeza vetorial que depende das diferenças entre as posições final e inicial de um movimento. Durante uma corrida de Fórmula 1, por exemplo, os carros podem desenvolver altíssimas velocidades instantâneas, no entanto, ao final da corrida, terão voltado à posição inicial. Desse modo, sua velocidade média durante todo o percurso foi igual a zero.
Uma vez que a velocidade média depende exclusivamente da diferença entre as posições, não importa se um corpo permaneceu parado a maior parte do tempo ou se ele acelerou, por exemplo. Quer aprender mais? Confira o nosso texto sobre o movimento uniforme.
A seguir, apresentamos a fórmula usada para o cálculo da velocidade média, observe:
vm – velocidade média (m/s)
ΔS – deslocamento (m/s)
SF – posição final (m)
S0 posição inicial (m)0S
Um detalhe importante sobre a velocidade média é que ela não pode ser confundida com a média das velocidades. Isso só é possível quando o tempo gasto em cada parte do trajeto for igual para cada uma das velocidades. Esse tipo de média é chamada: média harmônica.
Cálculo da velocidade média
Graficamente podemos entender a velocidade média como a inclinação da reta da posição em função do tempo, quanto mais inclinada for essa reta, maior é a sua velocidade média. Nesse sentido compreendemos que a velocidade média é medida pelo coeficiente angular da reta.
Saiba mais: Gráficos do movimento uniforme
Observe o gráfico seguinte que relaciona a posição x com o tempo:
Gráfico de um movimento uniforme, ou seja, de velocidade constante.
Se quisermos calcular a velocidade média do movimento ilustrado pelo gráfico, é necessário calcularmos o seu coeficiente angular. Para tanto vamos escolher os pontos de t = 0 s e t = 0,5 s, respectivos às posições x(t) = 0 m e x(t) = 1,5 m, como mostrado a seguir:
O cálculo do coeficiente angular indica que, passado 0,5 s, a posição muda em 1,5 m.
Acesse também: Exercícios sobre o movimento uniforme? Clique aqui!
Por meio da aplicação da fórmula da velocidade média, descobrimos que esse móvel desloca-se, na média, três metros a cada segundo. Adiante colocamos em um gráfico a posição em função do tempo para dois móveis diferentes, sendo que um desses (em amarelo) é acelerado:
Observe que, entre os instantes de tempo t = 0,0 s e t = 1,0 s, os dois móveis percorreram a mesma distância: x = 2,0 m. Assim, durante esse intervalo de tempo, apesar de tratarem-se de movimentos diferentes, os móveis retratados tiveram a mesma velocidade média, no entanto, isso não é mais verdade para instantes de tempo maiores que t = 1,0 s.
Veja também: Qual é a velocidade da luz? Acesse e descubra
Por tratar-se de uma grandeza vetorial, o deslocamento deve ser calculado como tal, levando em conta a diferença entre as posições final e inicial, nas três direções do espaço. No entanto, em alguns casos, como aqueles frequentemente apresentados nos livros de Ensino Médio, leva-se em conta apenas uma direção do movimento, de modo que é necessário somente que se subtraiam os módulos das posições SF e S0. Confira um exemplo de exercício resolvido sobre velocidade média ao longo de uma reta:
Exemplo – Um automóvel parte de uma cidade localizada às margens do quilômetro 640 de uma rodovia retilínea. Duas horas depois, encontra-se no quilômetro 860 dessa mesma rodovia. Determine a velocidade média desse automóvel.
Resolução:
Para calcular a velocidade média, basta assumirmos que o deslocamento do automóvel é igual ao espaço total por ele percorrido: 220 km. Em seguida, basta fazermos a divisão entre essa distância e o tempo necessário para percorrê-la:
Assim como essa situação, existem diversos exercícios nos livros didáticos em que se desconsidera a direção e o sentido do movimento, por isso, fala-se em velocidade escalar média, um conceito físico pouco coerente, uma vez que toda velocidade é vetorial. Nesse caso, o que deve ser entendido é que esses exercícios referem-se ao módulo ou magnitude da velocidade.
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