Velocidade: diferenças entre revisões
→Velocidade Média: O tópico sobre "derivada" foi renomeado como "velocidade instantânea" e colocado mais a frente na página |
Elaboração da equação fundamental do movimento retilíneo uniforme |
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=== Velocidade Média === |
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Sendo que <math>\Delta \vec{S}</math> corresponde ao vetor deslocamento de um móvel e <math>\Delta t</math> o intervalo de tempo necessário para realizar tal deslocamento. A velocidade média corresponde ao vetor velocidade constante que produz o mesmo deslocamento, em um mesmo intervalo de tempo, que um móvel em um movimento não uniforme. |
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[[Ficheiro:Velocidademedia.gif|nenhum|miniaturadaimagem|419x419px|Um móvel (Verde) percorre uma trajetória entre os pontos A e B com velocidade não constante, enquanto um segundo móvel (Vermelho) percorre a mesma trajetória entre os pontos A e B, porém com velocidade constante. O móvel vermelho percorre a trajetória entre A e B com a velocidade média do móvel verde.]]A velocidade média de um móvel também pode ser calculada como a velocidade ponderada pelo tempo através da seguinte integral: |
[[Ficheiro:Velocidademedia.gif|nenhum|miniaturadaimagem|419x419px|Um móvel (Verde) percorre uma trajetória entre os pontos A e B com velocidade não constante, enquanto um segundo móvel (Vermelho) percorre a mesma trajetória entre os pontos A e B, porém com velocidade constante. O móvel vermelho percorre a trajetória entre A e B com a velocidade média do móvel verde.]]A velocidade média de um móvel também pode ser calculada como a velocidade ponderada pelo tempo através da seguinte integral: |
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<math>\vec{v}_m=\frac{1}{t_1 - t_0}\int_{t_0}^{t_1} \vec{v}(t)\ dt</math> |
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Observa-se também que, |
Observa-se também que, |
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<math>\Delta \vec{S} = \int_{t_0}^{t_1} \vec{v}(t) \, dt</math> e <math>\Delta t = t_1-t_0</math> |
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=== Velocidade Instantânea === |
=== Velocidade Instantânea === |
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<math>\vec{v}=\frac{d\vec{S}}{dt}</math> |
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=== Movimento |
=== Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) === |
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Se um móvel se desloca com velocidade constante, sua trajetória é retilínea e sua velocidade média é igual a sua velocidade instantânea |
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<math>\vec{v}\,=\,\vec{v}_m\,=\,\frac{\Delta \vec{S}}{\Delta t}\,=\,\frac{\vec{S}-\vec{S}_0}{t-t_0}</math> |
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Adotando o instante inicial <math>t_0=0</math>, temos: |
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Somente no MRU a velocidade de um corpo a qualquer instante é igual à sua velocidade média, sabendo-se a posição e velocidade da partícula em um determinado instante permite determinar a localização da partícula em qualquer outro instante.<ref name=helio>{{citar livro |
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|url=http://books.google.com.br/books?id=MbxCf9v3z78C |
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|publicado= Edições Loyola |
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| isbn = 9788515024452 |
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|último = LOPES |
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|primeiro = Helio |
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|coautor= MALTA, Iaci; PESCO, Sinésio |
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|título= Cálculo a uma variável - vol. II: Derivada e integral |
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|data= 2002 |
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A equação do espaço <math>S</math> em função do tempo <math>t</math>, a partir de um ponto <math>S_0</math> é: |
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Isolando a posição final <math>\vec{S}</math> do móvel, temos: |
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:<math>S=S_0+vt</math> |
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<math>\vec{S}\,=\,\vec{S}_0\,+\,\vec{v}\times t</math> |
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O gráfico Sx<big>t</big> desse movimento é uma linha reta<ref name=pareto>{{citar livro |
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|url=http://books.google.com.br/books?id=Ivc17BOnfhAC |
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|publicado= Hemus |
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| isbn = 9788528905007 |
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|último = PARETO |
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|primeiro = Luis |
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|título= Mecânica e Cálculo de Estruturas |
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}}</ref> cuja tangente do ângulo de inclinação dessa reta, em relação ao eixo <math>\mathbf{t}</math>, é o valor da velocidade. |
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Observa-se que a posição final do móvel <math>\vec{S}</math> corresponde a uma [[Função polinomial|função de primeiro grau]] cujo [[coeficiente angular]] da reta é a velocidade do móvel. |
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=== Movimento retilíneo uniformemente variado === |
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=== Movimento Retilíneo Uniformemente Variado === |
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É o movimento de objetos que variam a sua velocidade de forma constante, ou seja, possuem [[aceleração]] constante. |
É o movimento de objetos que variam a sua velocidade de forma constante, ou seja, possuem [[aceleração]] constante. |
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Revisão das 03h02min de 9 de setembro de 2020
Mecânica clássica |
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Diagramas de movimento orbital de um satélite ao redor da Terra, mostrando a velocidade e aceleração. |
Cinemática |
História |
Colisões |
Sistemas Clássicos |
Velocidade é a taxa de variação da posição de um objeto em relação a um referencial em função do tempo. Velocidade é o equivalente a especificar a rapidez de um móvel, direção e sentido (ex: 60 km/h para o norte). Velocidade é um conceito fundamental da cinemática: o ramo da mecânica clássica que descreve o movimento de móveis.
Velocidade é uma grandeza vetorial, tipicamente representada por ; seu módulo, direção e sentido são necessários para defini-la. O módulo da velocidade (magnitude) é chamado de rapidez ou velocidade escalar, tipicamente representados por , cuja unidade de grandeza no SI é o metro por segundo (m/s ou ms-1). Por exemplo, "5 metros por segundo" pode ser representado como , enquanto "5 metros por segundo para o norte" é um vetor . Se há variação no vetor , tanto em seu módulo, sentido ou direção, ele está sujeito a uma aceleração.
Movimento Uniforme e Aceleração
Para que um móvel possua movimento uniforme, ele deve possuir velocidade com módulo, direção e sentido constantes, resultando em um movimento retilíneo.
Por exemplo, se um móvel se desloca com velocidade de módulo constante (ex: 10 m/s), mas em uma trajetória curvilínea, este não é um movimento uniforme, pois, apesar do módulo de sua velocidade ser constante, sua direção e sentido se alteram com o tempo.
Equações de velocidade
Velocidade Média
A velocidade média de um móvel é definida por:
Sendo que corresponde ao vetor deslocamento de um móvel e o intervalo de tempo necessário para realizar tal deslocamento. A velocidade média corresponde ao vetor velocidade constante que produz o mesmo deslocamento, em um mesmo intervalo de tempo, que um móvel em um movimento não uniforme.
A velocidade média de um móvel também pode ser calculada como a velocidade ponderada pelo tempo através da seguinte integral:
Observa-se também que,
e
Velocidade Instantânea
Se um móvel varia sua velocidade entre dois instantes e , a sua velocidade média entre estes instantes será de módulo entre o maior e menor valor de . Por exemplo, se um automóvel percorre uma distância de em um intervalo de tempo , sua velocidade média será , porém, em alguns momentos ele se deslocava com velocidades superiores ou inferiores a (Teorema do confronto).
Se um móvel é observado por um intervalo de tempo suficientemente curto, ou seja, , sua velocidade média passa a representar a sua velocidade naquele instante somente.
Considerando que a posição do móvel é uma função do tempo e, através da definição de derivada, temos:
Portanto,
Movimento Retilíneo Uniforme (MRU)
Se um móvel se desloca com velocidade constante, sua trajetória é retilínea e sua velocidade média é igual a sua velocidade instantânea
Adotando o instante inicial , temos:
Isolando a posição final do móvel, temos:
Observa-se que a posição final do móvel corresponde a uma função de primeiro grau cujo coeficiente angular da reta é a velocidade do móvel.
Movimento Retilíneo Uniformemente Variado
É o movimento de objetos que variam a sua velocidade de forma constante, ou seja, possuem aceleração constante.
No MRUV, a equação da aceleração é análoga à da velocidade no MRU; e a equação de velocidade no MRUV é análoga à do espaço no MRU.
E a equação do espaço é a seguinte:
O gráfico Sxt desse movimento é uma parábola.
Veja mais em movimento retilíneo.
Unidades de velocidade
Sistema Internacional de Unidades (SI)
- Metro por segundo (m/s): unidade de velocidade do SI (1 m/s = 3,6 km/h).
Sistema CGS de unidades
- Centímetro por segundo (cm/s)
Sistema imperial de medidas
- Pé por segundo (ft/s)
- Milha por hora (mph)
- Milha por segundo (mps)
- O nó é uma unidade de medida da velocidade, utilizada na navegação marítima e aérea, equivalente a uma milha náutica por hora.
Aeronáutica
- O Número de Mach (M ou Ma) é uma medida de velocidade relativa que se define como o quociente entre a velocidade de um objeto e a velocidade do som no meio em que se move dito objeto. É um número adimensional tipicamente 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).
Unidades naturais
- Velocidade da luz no vácuo = 299 792 458 m/s (convencionalmente 300 000 km/s). É a maior velocidade que se pode atingir no Universo segundo a Teoria Restrita da Relatividade de Einstein.
Outras unidades
- Quilômetro por hora (km/h)
- Quilômetro por segundo (km/s)
Ver também
- Velocidade supersónica
- Velocidade subsônica
- Velocidade terminal
- Velocimetria laser
- Velocidade angular
- Velocidade da luz
- Velocidade de escape
- Velocidade de reação
- Velocímetro