Velocidade Média: Como Calcular e Exemplos
Velocidade média ou velocidade média é definida como o quociente entre o espaço percorrido e o tempo gasto viajando por esse espaço. A velocidade é uma magnitude fundamental tanto na vida física quanto na cotidiana 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. É claro que a velocidade também está intrinsecamente relacionada a uma infinidade de fenômenos físicos. De alguma forma, todas as pessoas têm uma ideia intuitiva, mais ou menos precisa, sobre o conceito de velocidade.
É necessário distinguir entre velocidade média e velocidade instantânea. A velocidade instantânea é a velocidade que um corpo carrega 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; isto é, 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 diária, como quilômetros por hora (km / h).
Como calcular isso?
O cálculo da velocidade média é realizado a partir da seguinte expressão:
v m = Δs / Δt = (s f - s 0 ) / (t f - t 0 )
Nesta equação, v m é a velocidade média, Δs é o aumento do deslocamento e Δt é o incremento do tempo. Por outro lado, sf e s 0 são o deslocamento final e inicial, respectivamente; enquanto t f e t 0 são o tempo final e inicial, respectivamente.
Outra expressão para o cálculo da velocidade média é:
v m = s t / t t
Nessa expressão s t é o deslocamento total e t t é o tempo total investido em fazer esse deslocamento.
Como se observa neste cálculo, somente o deslocamento total e o tempo total empregado nele são levados em consideração, sem que, em nenhum momento, seja necessário levar em conta como esse deslocamento ocorreu.
Também não é necessário saber se o corpo acelerou, parou ou fez toda a viagem a uma velocidade constante.
Geralmente, pode ser necessário executar o cálculo inverso para determinar o deslocamento total da velocidade média e o tempo total gasto.
Nesse caso, basta limpar o deslocamento da primeira equação para obter a expressão que nos permite calculá-la:
Δs = v m ∙ Δt
Isso também pode ser feito se você precisar calcular o tempo gasto em um deslocamento executado em uma velocidade média conhecida:
Δt = v m ∙ Δs
Unidades de medida de velocidade
A velocidade pode ser expressa com unidades diferentes. Como já 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 dos meios de transporte, o quilómetro por hora é normalmente utilizado.
Por outro lado, no Sistema de Unidades Anglo-Saxônicas eles usam pé por segundo ( ft / s ) ou milha por hora ( mph ) para o caso de meios de transporte.
Na navegação marítima, o nó é geralmente usado; Por outro lado, na aeronáutica o número Mach é por vezes usado, que é definido como o quociente entre a velocidade de um corpo e a velocidade do som.
Exemplos de cálculo da velocidade média
Primeiro exemplo
Um exemplo típico em que pode ser necessário calcular a velocidade média é um deslocamento entre duas cidades separadas.
Suponhamos que o caso em que tanto o deslocamento total (que não tem que coincidir com a distância entre as duas cidades) feito na jornada entre as duas cidades - por exemplo, 216 quilômetros - seja conhecido, como também o tempo gasto nessa rota. Por exemplo, três horas.
O cálculo da velocidade média seria realizado da seguinte forma:
v m = Δs / Δt = 216/3 = 72 km / h
Se for desejado expressar a velocidade em unidades do Sistema Internacional, a seguinte conversão deve ser realizada:
v m = 72 km / h = 72 ∙ 1000/3600 = 20 m / s, uma vez que um quilômetro é mil metros e uma hora tem 3600 segundos.
Segundo exemplo
Outro caso prático de calcular a velocidade média é quando várias viagens foram feitas em um determinado período de tempo.
Suponha que uma mulher tenha feito várias excursões de bicicleta durante vários dias e queira saber qual foi a velocidade média total de sua jornada.
A mulher percorreu as seguintes distâncias ao longo dos dias sucessivos: 30 km, 50 km, 40 km e 20 km.
Os respetivos tempos utilizados foram os seguintes: uma hora e meia, duas horas e meia, duas 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, ele pode atingir metade da 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.
Os furacões de categoria 1 podem ter uma velocidade média de 119 quilômetros por hora. Finalmente, a velocidade orbital média da Terra ao redor do Sol é de 107 218 quilômetros por hora.
