Velocidade Média

Ao observar os automóveis que passam por uma mesma rua, é possível perceber que eles não realizam o mesmo percurso num mesmo intervalo de tempo.

O conceito de velocidade, que é muito anterior à invenção do automóvel, surgiu da necessidade de expressar a rapidez com que um móvel descreve uma trajetória.

Considere, por exemplo, o automóvel da ilustração a baixo. Quando ele está no marco quilométrico 30 km de uma estrada, um cronometro é acionado e marca, nesse instante, tempo zero. Quando o cronômetro indica que se passaram 2h, o automóvel está no marco quilométrico 190 km.

Desde a situação inicial até a situação final, o móvel percorreu 160 km em 2h. Dividindo 160 km por 2h chegamos a:

Dizemos, então, que a velocidade média do móvel, nesse intervalo de tempo, foi de 80 km/h (lê-se “oitenta quilômetros por hora”)

Vamos fazer uma definição mais geral de velocidade a partir da figura a baixo.

Quando o móvel ocupa a posição Si (a letra s indica espaço e o índice i indica inicial), o relógio marca o tempo ti. Após um certo intervalo de tempo, o automóvel atinge a posição Sf e o relógio marca tf (o índice f indica final).

A subtração Sf- Si corresponde ao deslocamento realizado (isto é, percorrido), que será representado por . O símbolo  (letra grega delta maiúscula) é usado, em Mecânica, para indicar variação. A subtração tf – ti, representada por , corresponde o intervalo de tempo no qual o móvel foi de si até sf.

Para um móvel que descreva trajetória retilínea (em linha reta), a velocidade média, v, é definida como:

Em palavras: A velocidade média de um móvel, num certo intervalo de tempo, é igual à distância que o móvel percorre dividida pelo intervalo de tempo.

Em equação: ou

A unidade usada para expressar velocidade irá depender das unidades usadas para espaço e tempo.

Velocidade Instantânea

Denominamos velocidade instantânea a velocidade com que um móvel percorre a trajetória num determinado instante. O velocímetro dos veículos brasileiros expressam a velocidade instantânea em km/h.

Quando o motorista consulta o velocímetro do seu carro, percorreria em uma hora se mantivesse, durante todo esse tempo, a mesma velocidade. Contudo, um automóvel raramente mantém uma velocidade rigorosamente constante durante uma hora, ou mesmo durante intervalos bem menores do que esse.

Num intervalo de tempo em que o motorista mantenha 80 Km/h, o automóvel percorrerá uma distância maior que num outro intervalo, de mesma duração, no qual mantenha 60 Km/h. A velocidade de um móvel pode ou não permanecer constante num determinado percurso. Esse é o critério que permite classificar os movimentos, conforme veremos a seguir.

Vamos classificar os movimentos?

Já sabemos que existem vários tipos de movimento. Pense, num carrinho de montanha-russa, por exemplo, ele acelera, mantém a sua velocidade, perde velocidade, anda em linha reta, faz curva. Quase todos os movimentos que nos cercam são assim: bem variados!

Também já sabemos que, para estudar qualquer coisa, temos de estabelecer uma forma de classificá-la. Lembre, por exemplo, da classificação dos seres vivos; existem vários critérios para essa classificação.

Outro exemplo seriam os livros em uma biblioteca. Já pensou se não fossem estabelecidos critérios prévios para organizar os livros? Seria praticamente impossível encontrar qualquer exemplar. Nossa visão fica mais ampla e organizada quando temos critérios para fazer as classificações. Para classificar os movimentos, os critérios usados são a forma da trajetória e o que está acontecendo com a velocidade.

Classificação do movimento quanto à trajetória

Se a trajetória for reta, o movimento será retilíneo, se for curva, o movimento será curvilíneo. Eis alguns exemplos de movimentos curvilíneos:

• Circular: a trajetória é uma circunferência.
• Parabólico: a trajetória é uma parábola.
• Elíptico: a trajetória é uma elipse.

Classificação do movimento quanto à variação da velocidade

Se a velocidade varia, dizemos que o movimento é variado. Ao contrário, se ela permanece constante, dizemos que o movimento é uniforme.

Se a velocidade aumenta, denominamos o movimento acelerado. Se diminuir, ele será chamado freiado ou retardado.

Existem alguns movimentos variados, nos quais o valor da velocidade muda à medida que o tempo passa, mas de forma totalmente previsível. Por exemplo, quando um corpo cai ou é lançado próximo à superfície terrestre, sua velocidade é aproximadamente 9,8 m/s a cada segundo. Como já vimos, a grandeza que mede a variação de velocidade no decorrer do tempo é a aceleração. Portanto, para esses movimentos, a aceleração média vale:

Esse valor de aceleração é o mesmo para todos os corpos em queda livre na superfície da Terra numa mesma localidade. É denominado aceleração da gravidade e é simbolizado pela letra g. Para corpos próximos à superfície da Terra, iremos considerar que a aceleração da gravidade é igual a 10 m/s². Desse modo, a aceleração será constante e a velocidade do corpo variará uniformemente.

Quando um corpo cai nessas condições, seu movimento é retilíneo uniformemente acelerado. E quando sobe, seu movimento é retilíneo uniformemente retardado.

Observe que, no Sistema internacional, a unidade para a aceleração é o m/s².