Velocidade

Velocidade é uma grandeza física vetorial relacionada com a rapidez com que um determinado espaço é percorrido por algo que esta se movimentando. Sendo que, essa velocidade é medida sempre em relação a algum referencial adotado. Por exemplo, se um motorista dentro de seu veículo observa o velocímetro marcar 100km/h, essa velocidade tem como referencial adotado o chão, as árvores, as casas, os prédios, ou qualquer outra coisa que esteja parada em relação ao nosso planeta. Mas por outro lado, se o referencial adotado fosse o step do automóvel, o qual esta no porta-malas do veículo, a velocidade seria nula, pois o veículo e o step se movimentam juntos, ou seja, o step esta parado em relação ao veículo, e vice-versa. Quando estamos realizando estudos de algo em movimento no nosso planeta, muitas vezes não precisamos informar qual é o referencial adotado para a velocidade informada, pois assim como no exemplo do velocímetro do automóvel, esta subentendido que o referencial é o próprio planeta, ou alguma coisa que esteja parada em relação ao mesmo.

Quando falamos de velocidade, podemos estar nos referindo a velocidade instantânea, velocidade média, ou velocidade relativa.

Velocidade instantânea: É a velocidade de algo em um determinado instante. Voltando ao exemplo do veículo em movimento, a velocidade instantânea seria a velocidade registrada no velocímetro desse veículo, associada a direção e sentido do movimento realizado, a qual muda quando o veículo passa a se deslocar mais rápido, mais devagar, ou faz uma curva por exemplo, vindo a ser frequentemente nula, quando o veículo se encontra parado.

Velocidade média escalar: É o valor da velocidade que algo teria no seu percurso, caso fosse mantido um valor constante de velocidade por todo tempo. O valor da velocidade média pode ser calculada com a divisão do espaço percorrido total pelo tempo total necessário para percorrer esse espaço.

Eq.1: Velocidade média escalar

Velocidade relativa: É a velocidade de algo em movimento, em relação a alguma outra coisa também em movimento, ou seja, o referencial adotado esta em movimento em uma dessas duas coisas. Por exemplo, chamando um corpo de A e outro corpo de B, a velocidade relativa do corpo A em relação ao B, será a diferença entre a velocidade do corpo A e a velocidade do corpo B.

Eq.2: Velocidade relativa de A em relação a B.

A equação acima é válida para todas as situações existentes no estudo clássico da física. Sendo que, a partir dessa equação pode-se mostrar que quando a velocidade relativa de A em relação a B for positiva, a velocidade relativa de B em relação a A terá o mesmo módulo, porém será negativa, ou vice-versa, dependendo de quem esta realizando um movimento progressivo, e quem esta realizando um movimento retrógrado.

Eq.3: Velocidade relativa de B em relação a A

Em um afastamento em sentidos opostos, como por exemplo para dois corpos se movimentando em sentidos contrários, o módulo da velocidade relativa de um em relação ao outro pode ser obtido pela soma dos módulos das velocidades de cada corpo.

Fig.1: Carros se movimentando em sentidos contrários

Eq.4: Velocidade relativa para movimentos em sentidos opostos

Já para movimentos ocorrendo no mesmo sentido, como por exemplo dois corpos se movimentando para a direita, o módulo da velocidade relativa de um em relação ao outro será o módulo da maior velocidade menos o módulo da menor velocidade.

Fig.2: Carros se movimentando no mesmo sentidos

Eq.5:Velocidade relativa para movimentos no mesmo sentidos

Neste movimento onde as duas velocidades estão na mesma direção e sentido, pode estar ocorrendo um afastamento, ou uma aproximação, dependendo do valor de cada velocidade. Por exemplo, note que na equação 5, foi considerado que a velocidade de A é maior que a velocidade de B, logo, estaria ocorrendo uma aproximação entre A e B para o exemplo da figura 2. Por outro lado, caso a velocidade de B fosse maior que a velocidade de A, a fórmula da equação 5 teria v_A e v_B trocando de posição na subtração, e para o exemplo da figura 2, os carros estariam se afastando um do outro.

A unidade de medida de velocidade no Sistema Internacional é o metro dividido por segundo [m/s], mas frequentemente utilizamos valores de velocidade expressos em quilômetro dividido por hora [km/h]. Para converter uma unidade de medida para outra, basta utilizar o seguinte fator de conversão:

Fig.3: Conversão de m/s para km/h e vice-versa.