Velocidade

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Em Física, velocidade (símbolo v) é a medida da rapidez com a qual um corpo altera sua posição. A velocidade média, que é uma medida da velocidade, é a razão entre um deslocamento e o intervalo de tempo levado para efetuar esse deslocamento. Pode ser considerada sob o aspecto vetorial (v ou \vec{v} - tem direção, sentido e módulo) ou escalar, e é matematicamente expressa por \vec{v} = \frac{\Delta \vec{s}}{\Delta t}.

O que chamamos cotidianamente de velocidade escalar também é conhecido como rapidez.

Velocidade e referencial. No diagrama acima, a velocidade relativa do objecto em relação a uma câmera sobre trilhos, ao lado da trajetória, movendo-se com a mesma rapidez do objecto, é igual a 0 (pois v1 = v2). A câmera, pois, registrará o objecto "parado" em sua frente.

Entretanto, podemos também descobrir a velocidade de um corpo em determinado instante exato. Para tal, imagine um carro deslocando-se ao longo de sua trajetória. Queremos determinar qual é a sua velocidade no instante t. Porém, sabemos que a velocidade escalar média é definida por \vec{v} = \frac{\Delta \vec{s}}{\Delta t}, o que nos leva ao conceito de limite. Para acharmos a área de um gráfico cuja área é desconhecida, podemos dividi-la por exemplo em vários trapézios, de modo que, quanto menor forem as áeras dos trapézios, mais próximo da área real chegaremos. Portanto, para se calcular a velocidade instantânea, basta dividir o ΔS até obtermos uma fração deste tão pequena que se poderá considerar como sendo um ponto. Desta forma, teremos os intervalo de tempo decorrido na passagem do carro por uma trajetória desprezível.

A velocidade instantânea é portanto definida como o limite da relação entre o espaço percorrido em um intervalo de tempo, onde este último tende a zero. Matematicamente, \mathbf{v_{inst}} = \lim_{\Delta t \rightarrow 0}{\frac{\Delta \mathbf{s}}{\Delta t}} = \frac{d\mathbf{s}}{dt}.

Quando se considera um intervalo de tempo que não tende a 0, a velocidade é considerada média. A velocidade instantânea pode ser entendida como a velocidade de um corpo no exato instante escolhido. No movimento retilíneo uniforme, a velocidade instantânea coincide com a média em todos os instantes.

Como as demais grandezas cinemáticas, a velocidade depende do referencial adotado. Um objeto pode mesmo ser classificado como parado (imóvel) em relação a outro, sendo que ambos estejam se deslocando em relação a um terceiro com a mesma velocidade. Há um consenso entre os físicos na crença de que não existem movimentos absolutos no Universo, e portanto, todas as velocidades são relativas. (Para maiores detalhes, ver Teoria da expansão do Universo.)

Gráfico do tempo versus deslocamento, que permite a inferência da velocidade escalar.

Gráficos do tipo t \times s podem ser usados para inferir a velocidade escalar de um corpo num dado movimento. A velocidade escalar instantânea pode ser determinada a partir da tangente (derivada) da curva descrita, e a velocidade escalar média pode ser calculada tomando-se dois pontos no gráfico (indicados pelos índices 0 e 1) e calculando-se v_{m} = \frac{s_{1} - s_{0}}{t_1 - t_0}.

No sentido trivial, dizemos "velocidade" como sendo a velocidade escalar, ou seja, a velocidade marcada num ponteiro de um carro. Tomando esta situação como exemplo, podemos dizer que um carro tem a velocidade de 70 km/h, mas não saberíamos (apenas com esta informação) dizer qual é a posição do carro, ou por quanto tempo ele viajou (uma incerteza típica de grandezas vectoriais expressas como escalares).

Índice

[editar] Unidades de velocidade

A velocidade pode ser expressa em inúmeras unidades de medida, que relacionem o espaço (L) e o tempo (T) na forma v = (L) (T)-1. Existem várias unidades de medida, entre elas:

[editar] Sistema Internacional de Unidades (SI)

[editar] Sistema CGS de unidades

  • Centímetro por segundo (cm/s): Unidade de velocidade do sistema CGS

[editar] Sistema imperial de medidas

  • Pé por segundo (ft/s): unidade de velocidade do sistema inglês
  • Milha por hora (mph) (uso habitual)
  • Milha por segundo (mps) (uso coloquial)

[editar] Navegação marítima e Navegação aérea

  • O Nó é uma unidade de medida da velocidade, utilizada na navegação marítima e áerea equivalente à milha náutica por hora

[editar] Aeronáutica

  • Número de Mach. O Número de Mach (M) é uma medida de velocidade relativa que se define como o cociente entre a velocidade dum objeto e a velocidade do som no meio em que se move dito objeto. É um número adimensional típicamente usado para descrever a velocidade dos aviões. Mach 1 equivale à velocidade do som; Mach 2 é duas vezes a velocidade do som; e assim sucessivamente. A velocidade do som no ar é de 340 m/s (1.224 km/h).

[editar] Unidades naturais

[editar] Outras unidades

  • Quilômetro por hora (km/h) (de uso coloquial, muito habitual): Utilizada, por exemplo, nos sinais de trânsito.
  • Quilômetro por segundo (km/s) (uso coloquial)

[editar] Ver também

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