Como Calcular a Velocidade

A velocidade é uma grandeza vetorial que mostra a variação da distância, tempo e direção. Matematicamente falando, geralmente ela é descrita como a variação da posição sobre a variação do tempo. Esse conceito fundamental é visto em muitos problemas básicos de física. A fórmula utilizada depende dos dados conhecidos sobre o objeto; portanto, leia atentamente para aprender como usar a fórmula correta.

Fórmulas rápidas

Velocidade média = $v_{av}={\frac {x_{f}-x_{i}}{t_{f}-t_{i}}}$ $How.com.vn Português: v_{{av}}={\frac {x_{f}-x_{i}}{t_{f}-t_{i}}}$
- $x_{f}=$ posição final $x_{i}=$ posição inicial
- $t_{f}=$ tempo final $t_{i}=$ tempo inicial
Velocidade média quando a aceleração é constante = $v_{av}={\frac {v_{i}+v_{f}}{2}}$ $How.com.vn Português: v_{{av}}={\frac {v_{i}+v_{f}}{2}}$
- $v_{i}=$ velocidade inicial $v_{f}=$ velocidade final
Velocidade média quando a aceleração é zero e constante = $v_{av}={\frac {x}{t}}$
Velocidade final = $v_{f}=v_{i}+at$ $How.com.vn Português: v_{f}=v_{i}+at$
- a = aceleração t = tempo

Método 1

Método 1 de 3:

Calculando a velocidade média

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Calcule a velocidade média quando a aceleração é constante. Se um objeto está acelerando a uma taxa constante, a fórmula da velocidade média é simples: $v_{av}={\frac {v_{i}+v_{f}}{2}}$ $How.com.vn Português: v_{{av}}={\frac {v_{i}+v_{f}}{2}}$ . Nela, $v_{i}$ $How.com.vn Português: v_{i}$ equivale à velocidade inicial, e $v_{f}$ $How.com.vn Português: v_{f}$ , à velocidade inicial. Lembre-se: você "somente" pode usar essa equação se não houver alteração na aceleração.
- Como exemplo rápido, vamos dizer que um trem acelera em uma taxa constante de 30 m/s para 80 m/s. A velocidade média do trem durante esse período é de ${\frac {30+80}{2}}=55m/s$ .
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Monte uma equação com a posição e o tempo. Você também pode calcular a velocidade a partir da mudança do objeto na posição e no tempo. Isso funciona para qualquer problema. Observe que, a menos que o objeto esteja se movendo a uma velocidade constante, a resposta vai ser a velocidade média durante o movimento, e não a velocidade específica em um certo período de tempo.
- A fórmula desse problema é $v_{av}={\frac {x_{f}-x_{i}}{t_{f}-t_{i}}}$ , ou "posição final - posição inicial dividido pelo tempo final - tempo inicial". Você também pode escrever da seguinte forma: $v_{av}$ = ^Δx / _Δt, ou "variação da posição sobre a variação do tempo".
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Calcule a distância entre o ponto inicial e o ponto final. Ao mediar a velocidade, as únicas posições relevantes são a inicial e a final. Junto com a direção percorrida pelo objeto, essas informações revelam o deslocamento, ou a variação da posição. ^{[1]XFonte de pesquisa} O caminho percorrido entre o objeto entre esses dois pontos é irrelevante.
- Exemplo 1: um carro que está indo para o leste parte da posição x = 5 metros. Após 8 segundos, ele está na posição x = 41 metros. Qual foi o deslocamento do carro?
  - O deslocamento do carro foi de (41m - 5m) = 36 metros para o leste.
- Exemplo 2: um mergulhador salta 1 metro para cima de um trampolim e, em seguida, cai por 5 metros antes de bater na água. Qual foi o deslocamento do mergulhador?
  - O mergulhador se deslocou 4 metros abaixo do ponto inicial, então seu deslocamento é de 4 metros para baixo, ou -4. (0 + 1 - 5 = -4). Mesmo ele tendo saltado 6 metros (1 para cima e 5 para baixo), o que importa é que o ponto final está a 4 metros do ponto inicial.
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Calcule a variação do tempo. Quanto tempo o objeto levou para atingir o ponto final. Muitos problemas não fornecem essa informação. Caso esse não seja o caso, basta subtrair o tempo inicial do tempo final para obter esse valor.
- Exemplo 1 (continuação): o problema nos informa que o carro levou 8 segundos para ir do ponto inicial até o ponto final, então essa é a variação do tempo.
- Exemplo 2 (continuação): se o mergulhador pulou no tempo t = 7 segundos e atingiu a água no tempo t = 8 segundos, a variação do tempo = 8 - 7 = 1 segundo.
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Divida o deslocamento total pelo tempo total. Para calcular a velocidade de um objeto em movimento, é preciso dividir a variação da posição pela variação do tempo. Especifique a direção do movimento, e você vai obter a velocidade média.
- Exemplo 1 (continuação): o carro variou sua posição em 36 metros sobre um período de 8 segundos. $v_{av}={\frac {36m}{8s}}=$ 4,5 m/s leste.
- Exemplo 2 (continuação): o mergulhador variou sua posição em -4 metros sobre um período de 1 segundo. $v_{av}={\frac {-4m}{1s}}=$ -4 m/s. Em uma dimensão, os números negativos geralmente são usados para identificar a direção "para baixo" ou "para a esquerda". Você também dizer "4m/s par abaixo".
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Calcule problemas em duas dimensões. Nem todos os problemas de palavra envolvem regressão do movimento em uma linha. Caso o objeto vire em algum ponto, pode ser preciso desenhar um diagrama e resolver um problema de geometria para calcular a distância.
- Exemplo 3: um homem corre por 3 metros para o leste, e depois vira 90º e corre 4 metros para o norte. Qual o deslocamento?
  - Desenha um diagrama e conecte o ponto inicial e o ponto final com uma linha reta. Essa linha é a hipotenusa de um triângulo, então calcule o comprimento dela usando as propriedades dos triângulos retângulos. Nesse caso, o deslocamento é de 5 metros para o nordeste.
  - Em algum ponto, seu professor de matemática pode exigir que você calcule a distância exata percorrida (o ângulo acima da horizontal). Você pode fazê-lo por meio de geometria ou adição de vetores. ^{[2]XFonte de pesquisa}
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Método 2

Método 2 de 3:

Calculando a velocidade a partir da aceleração

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Compreenda a fórmula da velocidade para a aceleração de um objeto. A aceleração é a variação da velocidade. Quando ela é constante, a velocidade continua a mudar na mesma proporção. Podemos descrever esse conceito pela multiplicação da aceleração pelo tempo, somando o resultado à velocidade inicial.
- $v_{f}=v_{i}+at$ , ou "velocidade final = velocidade inicial + (aceleração * tempo)".
- A velocidade inicial $v_{i}$ às vezes é escrita como $v_{0}$ ("velocidade no tempo 0").
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Multiplique a aceleração pela variação do tempo. Fazê-lo vai resultar no aumento (ou redução) da velocidade sobre esse período de tempo.
- Exemplo: um navio viaja para o norte a 2 m/s a uma taxa de 10 m/s². Qual é o aumento da velocidade nos próximos 5 segundos.
  - a = 10 m/s²
  - t = 5 s
  - (a * t) = (10 m/s² * 5 s) = 50 m/s aumento na velocidade.
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Some a velocidade inicial. Agora, você sabe a variação total da velocidade. Some esse valor à velocidade inicial do objeto, e você terá a resposta.
- Exemplo (continuação): neste exemplo, qual a velocidade do navio após 5 segundos.
  - $v_{f}=v_{i}+at$
  - $v_{i}=2m/s$
  - $at=50m/s$
  - $v_{f}=2m/s+50m/s=52m/s$
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Especifique a direção do movimento. A velocidade sempre inclui a direção do movimento. Portanto, não se esqueça de incluí-la na resposta.
- No exemplo, como o navio iniciou o movimento para o norte e não mudou de direção, a resposta final é 52 m/s para o norte.
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Calcule problemas relacionados. Contanto que você saiba a aceleração, e a velocidade em qualquer ponto no tempo, é possível usar essa fórmula para calcular a velocidade em qualquer outro tempo. Veja um exemplo de cálculo da velocidade inicial:
- "Um trem acelera a 7 m/s² por 4 segundos, e termina viajando para a frente a uma velocidade de 35 m/s. Qual foi a velocidade inicial?"
  - $v_{f}=v_{i}+at$
    $35m/s=v_{i}+(7m/s^{2})(4s)$
    $35m/s=v_{i}+28m/s$
    $v_{i}=35m/s-28m/s=7m/s$
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Método 3

Método 3 de 3:

Velocidade circular

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Aprenda a fórmula da velocidade circular. Essa velocidade se refere à velocidade a qual um objeto deve viajar para manter sua órbita circular em torno de um objeto, geralmente um planeta ou outra massa gravitacional. ^{[3]XFonte de pesquisa}
- A velocidade circular de um objeto é calculada pela divisão da circunferência do caminho circular pelo período de tempo sobre o qual o objeto viaja.
- Em forma de fórmula, a equação é a seguinte:
  - v = ^(2πr) / _T
- Observe que 2πr equivale à circunferência do caminho circular.
- r equivale ao "raio".
- T equivale ao "período de tempo".
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Multiplique o raio circular por 2π. A primeira parte do problema é calcular a circunferência. Para fazê-lo, multiplique o raio por 2π. Se estiver fazendo as contas à mão, use 3,14 como aproximação para o valor de π.
- Exemplo: calcule a velocidade circular de um objeto viajando em um caminho circular com um raio de 8 m sobre um intervalo completo de tempo de 45 segundos.
  - r = 8 m
  - T = 45 s
  - Circunferência = 2πr = ~ (2)(3,14)(8 m) = 50,24 m
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Divida o produto pelo período de tempo. Para calcular a velocidade circular em questão, é preciso dividir a circunferência calculada pelo período de tempo sobre o qual o objeto viajou.
- Exemplo: v = ^(2πr) / _T = ^{50,24 m} / _{45 s} = 1,12 m/s
  - A velocidade circular do objeto é de 1,12 m/s.
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Dicas

A unidade metros por segundo (m/s) é a unidade científica padrão para velocidade. Verifique se as unidades conferem com essa medida calculando a distância em metros (m), o tempo em segundos (s) e a aceleração em metros por segundo quadrado (m/s²).
A velocidade média é representa a velocidade média que um objeto atinge ao percorrer completamente seu trajeto. A velocidade instantânea mede a velocidade de um objeto em um momento específico durante o trajeto.