Velocidade Média

Quando pensamos em um ponto material em movimento é natural perguntarmos se ele se move rápido ou devagar. A grandeza que mede a rapidez do corpo é a velocidade.

O conceito de velocidade esta relacionado com o deslocamento do corpo e com o tempo que ele gasta nesse percurso. 

Assim, por definição chama-se velocidade media a razão entre o deslocamento e o intervalo de tempo gasto para percorrê-lo.

A partir dessa definição imagine um automóvel que se movimenta numa estrada, num deslocamento Δx durante um intervalo de tempo Δt. Matematicamente, podemos definir velocidade da seguinte forma:

Porém, isso não significa que o automóvel esteve sempre com essa velocidade. Pode ser que em algum instante ele pode ter aumentado a velocidade, diminuído, ou até mesmo parado por algum tempo. 

A velocidade média, portanto, significa a média de velocidade do automóvel durante todo o percurso, enquanto que a velocidade instantânea é aquela que o móvel está num determinado instante de seu movimento.

A velocidade instantânea calcula-se da mesma forma que a velocidade média, porém, num intervalo de tempo menor, dando-nos uma ideia da velocidade do móvel num determinado instante. Nesse caso fazemos Δt tender a zero.

OBS.: É importante destacar que a velocidade é uma grandeza vetorial, sendo necessário, portanto, a definição de módulo, direção e sentido. Contudo, para movimentos de trajetória retilínea, a direção não se altera. 

Como o deslocamento é também uma grandeza vetorial, podendo ser positivo ou negativo a velocidade também pode ser positiva ou negativa, dependendo do sentido do movimento.

Unidade de Velocidade
Pela definição da velocidade média temos a razão de unidades da grandeza comprimento pela grandeza tempo. No Sistema Internacional de Unidades (SI) a unidade de comprimento é o metro e a unidade de tempo é o segundo. Portanto, a unidade de velocidade no SI é dada por:

Porém, existem unidades convencionais muito utilizadas. No Brasil é comum a unidade:

Uma regra prática para transformar unidades é a seguinte:

Velocidade Escalar Média – Exercícios

01. Uma partícula se desloca 5 km a cada 10 segundos. Determine sua velocidade média em m/s.

02. Analisando a tabela, calcule o valor da velocidade média.

03. (U. F. Juiz de Fora-MG) O motorista de um caminhão pretende fazer uma viagem de Juiz de Fora a Belo Horizonte, passando por Barbacena (cidade situada a 100 Km de Juiz de Fora e a 180 Km de Belo Horizonte). A velocidade máxima no trecho que vai de Juiz de Fora a Barbacena é de 80 km/h e de Barbacena a Belo Horizonte é de 90 km/h. Determine qual o tempo mínimo, em horas, de viagem de Juiz de Fora a Belo Horizonte, respeitando-se os limites de velocidades:

a) 4,25h

b) 3,25h

c) 2,25h

d) 3,50h

e) 4,50h

04. Um macaco que pula de galho em galho em um zoológico, demora 6 segundos para atravessar sua jaula, que mede 12 metros. Qual a velocidade média dele?

05. Um carro viaja de uma cidade A a uma cidade B, distantes 200km. Seu percurso demora 4 horas, pois decorrida uma hora de viagem, o pneu dianteiro esquerdo furou e precisou ser trocado, levando 1 hora e 20 minutos do tempo total gasto. Qual foi a velocidade média que o carro desenvolveu durante a viagem?

06. O velocímetro de um carro indica 72 km/h. Expresse a velocidade deste carro em m/s.

07. Um nadador percorre uma piscina de 50m de comprimento em 25s. Determine a velocidade média desse nadador.

08. Um foguete é lançado à Lua com velocidade constante de 17500 km/h, gastando 22 horas na viagem. Calcule, com esses dados, a distância da Terra à Lua em quilômetros.

09. Qual a velocidade média necessária para que em 3 horas uma pessoa percorra 231 km?

10. (Fuvest) Após chover na cidade de São Paulo, as águas da chuva descerão o rio Tietê até o rio Paraná, percorrendo cerca de 1.000km. Sendo de 4km/h a velocidade média das águas, o percurso mencionado será cumprido pelas águas da chuva em aproximadamente:

a) 30 dias

b) 10 dias

c) 25 dias

d) 2 dias

e) 4 dias

Fonte bibliográfica:

Cadernos dos Cursinhos Pré-Universitários da UNESP. Volume 3. Ciências da Natureza - Biologia, Física e Química. São Paulo: Editora Cultura Acadêmica, 2016.

http://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-velocidade-escalar-media.htm