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Calculadora de Velocidade

Created by Mateusz Mucha and Dominik Czernia, PhD
Reviewed by Jack Bowater
Translated by João Rafael Lucio dos Santos, PhD and Marinara Andrade do Nascimento Moura, PhD candidate
Last updated: Apr 18, 2024


Essa calculadora de velocidade da Omni é uma ferramenta abrangente que permite que você estime a rapidez de um objeto (consulte também outra ferramenta similar da Omni, a calculadora de velocidade média) de um objeto. Se você já se perguntou como encontrar a velocidade, aqui você pode fazer isso de três formas diferentes.

  • A primeira se baseia na definição desta grandeza, utilizando a conhecida equação de velocidade.
  • O segundo método calcula qual é a mudança na velocidade causada pela aceleração em um intervalo de tempo específico. Quer entender mais sobre aceleração? Veja a calculadora de aceleração da Omni.
  • Por fim, a terceira parte da calculadora de velocidade usa a fórmula da velocidade média, que pode ser útil se você precisar analisar viagens com várias velocidades em diferentes distâncias. E é claro que a Omni também tem uma ferramenta dedicada a esse assunto, que é a calculadora de distância.

Também preparamos um artigo breve, mas informativo, sobre a velocidade em si. Continue lendo para saber o que é a fórmula da velocidade e quais são as unidades de velocidade mais comuns. Você sabia que existe uma diferença essencial entre rapidez e velocidade? Escrevemos sobre isso do ponto de vista de um físico no texto abaixo.

O que é velocidade? – definição de velocidade

A definição de velocidade afirma que ela é a taxa de mudança da posição do objeto em função do tempo. É um dos conceitos fundamentais da mecânica clássica que considera o movimento dos corpos. Se você quiser colocar essa regra na forma de uma fórmula matemática, a equação da velocidade será a seguinte:

velocidade = distância / tempo

Lembre-se de que essa fórmula de velocidade só funciona quando um objeto tem uma velocidade constante em uma direção constante ou se você quiser encontrar a velocidade média em uma determinada distância (em oposição à velocidade instantânea). Você provavelmente notou que usamos as palavras velocidade e rapidez de forma intercambiável, mas não é possível fazer isso sempre. Você pode aprender mais sobre isso na seção abaixo "rapidez versus velocidade".

Além da velocidade linear, à qual dedicamos esta calculadora, há também outros tipos de velocidade, como a rotacional. Na calculadora de velocidade angular da Omni você verá que ela permite derivar as seguintes quantidades físicas: energia cinética rotacional, aceleração angular e momento de inércia da massa. Quando um objeto tem apenas velocidade angular, ele não se desloca (a distância é zero), e você não pode usar a fórmula da velocidade média.

A fórmula da velocidade média e as unidades de velocidade

A fórmula da velocidade média descreve a relação entre o comprimento da rota e o tempo que você leva para percorrê-la. Por exemplo, se você dirigir um carro por uma distância de 70 km em uma hora, sua velocidade média será igual a 70 km/h. Na seção anterior, apresentamos a equação básica de velocidade, mas, como você já deve ter percebido, há mais equações na calculadora de velocidade. Vamos listá-las e organizá-las abaixo:

  1. Equação de velocidade simples:

    velocidade = distância / tempo

  2. Velocidade após um determinado tempo de aceleração:

    velocidade final = velocidade inicial + aceleração × tempo

  3. Fórmula da velocidade média - a média ponderada das velocidades:

    velocidade média = (velocidade₁ × tempo₁ + velocidade₂ × tempo₂ + ...) / tempo total

Você deve usar a fórmula da velocidade média se puder dividir sua rota em poucos segmentos. Por exemplo, você dirige um carro com uma velocidade de 25 km/h por 1 h na cidade e, em seguida, atinge 70 km/h por 3 h na rodovia. Qual é a sua velocidade média? Com a calculadora de velocidade, você pode descobrir que ela será de aproximadamente 59 km/h.

A partir das equações acima, você também pode imaginar o que são unidades de velocidade. As unidades imperiais britânicas são pés por segundo ft/s e milhas por hora mph. No sistema métrico SI, as unidades são metros por segundo m/s e quilômetros por hora km/h. Lembre-se de que você sempre pode alternar facilmente entre todas elas usando a nossa ferramenta!

Como calcular a velocidade: rapidez versus velocidade

Antes de explicarmos como calcular a velocidade, gostaríamos de observar que há uma pequena diferença entre velocidade e rapidez. A primeira é determinada pela diferença entre a posição final e inicial, além de considerar a direção e o sentido do movimento. Já a segunda, requer apenas os dados sobre a distância percorrida. Em outras palavras, a velocidade é um vetor (com magnitude, direção e sentido), e a rapidez é um escalar (apenas com magnitude).

É hora de usar a fórmula da velocidade média na prática. Se um objeto percorreu 500 metros em 3 minutos, você deve seguir os seguintes passos para calcular a velocidade média:

  1. Transforme minutos em segundos (para que o resultado final seja em metros por segundo):

    3 minutos = 3 ⋅ 60 = 180 segundos

  2. Divida a distância pelo tempo:

    velocidade = 500 / 180 = 2,77 m/s.

Vamos tentar outro exemplo. Você quer participar de uma corrida com seu carro novo que pode mudar sua velocidade com uma aceleração de cerca de 6,95 m/s². A competição acabou de começar. Qual será a velocidade que você terá após 4 segundos?

  1. Defina a velocidade inicial como zero, já que você não está se movendo no início da corrida.
  2. Multiplique a aceleração pelo tempo para obter a mudança de velocidade: mudança de velocidade = 6,95 ⋅ 4 = 27,8 m/s.
  3. Como a velocidade inicial era zero, a velocidade final é igual à alteração na velocidade.
  4. Você pode converter as unidades para km/h multiplicando o resultado por 3,6: 27,8 ⋅ 3,6 ≈ 100 km/h.

Você pode, é claro, facilitar muito os cálculos usando a calculadora de velocidade média. Tudo o que você precisa fazer é digitar a distância e o tempo. Uma das vantagens de usar essa calculadora é que você não precisa converter nenhuma unidade manualmente. Nossa ferramenta fará tudo isso para você!

Velocidade terminal, velocidade de escape e velocidade relativística

A velocidade está presente em muitos aspectos da física, e criamos muitas calculadoras sobre ela! A primeira velocidade mencionada no título desta seção é a velocidade terminal, sendo esta a maior velocidade atingida por um objeto em queda livre. A velocidade terminal ocorre em fluidos (por exemplo, ar ou água) e depende da densidade do fluido.

Já pensou sobre qual seria a velocidade mínima para sair de um planeta? Esta velocidade é chamada de velocidade de escape, e é definida como a menor velocidade necessária para que um objeto escape da atração gravitacional gerada por um corpo celeste, como um planeta, uma lua, ou uma estrela. A velocidade de escape é um conceito de fundamental importância na astrofísica e no contexto de viagens espaciais.

Nos regimes de altas energias, há outra velocidade importante: a velocidade relativística. Ela resulta do fato de que nenhum objeto com massa diferente de zero pode atingir a velocidade da luz, por quê? Quando ele se aproxima da velocidade da luz, sua energia cinética se torna inatingível, muito grande ou até mesmo infinita. Este fato é a base de outros fenômenos que ocorrem na relatividade, como acréscimo de velocidade relativística, dilatação do tempo e contração do comprimento. Além disso, a famosa fórmula de Albert Einstein, E = mc², baseia-se no conceito de velocidade relativística.

Esperamos tê-lo convencido de que a velocidade desempenha um papel essencial no nosso dia a dia e não apenas na ciência, e esperamos que você tenha gostado da nossa calculadora de velocidade.

FAQ

Qual é a velocidade de uma andorinha voando no ar?

Bem, isso depende se você está falando da variedade europeia ou africana. Para o tipo europeu, a velocidade será aproximadamente 11 m/s, ou 24 mph. Se você está procurando pela versão africana do pássaro, bem, receio que você esteja sem sorte, apesar de haver várias discussões em aberto sobre o tema.

Como encontrar a velocidade instantânea?

  1. Encontre uma equação que descreva como a distância (x) muda em relação ao tempo (t).
  2. Diferencie a fórmula com relação ao tempo.
  3. Defina que dx/dt = velocidade instantânea.
  4. Insira o tempo desejado na fórmula diferencial. O resultado é a velocidade instantânea no tempo t.

Quanto tempo você leva para atingir a velocidade terminal?

Um ser humano médio levará aproximadamente 15 segundos para atingir 99% da velocidade terminal com a barriga voltada para a Terra. Atingir 100% da velocidade terminal é muito difícil, se não impossível, pois a aceleração cai exponencialmente à medida que um objeto se aproxima de sua velocidade terminal. Esse tempo mudará se você mudar a posição do seu corpo.

A velocidade pode ser negativa?

Sim, a velocidade pode ser negativa. A velocidade é uma grandeza direcional, portanto, se o objeto estiver se movendo no sentido oposto ao definido como positivo, ela será negativa. Dois objetos com velocidades iguais, mas com sinais opostos, têm a mesma velocidade em módulo, mas estão se movendo em sentidos opostos.

Como você encontra a velocidade inicial?

Para encontrar a velocidade inicial:

  1. Dados o deslocamento (s), a velocidade final (v), a aceleração (a) e o tempo (t), você pode obter a velocidade inicial (u).

  2. Se você tiver v, a e t, use:

    u = v - at.

  3. Se você tiver s, v e t, use:

    u = 2(s/t) - v.

  4. Se você tiver s, v e a, use:

    u = √(v² - 2as).

  5. Se você tiver s, a e t, use:

    u = (s/t) - (at/2).

Como encontrar a velocidade final?

Para calcular a velocidade final:

  1. Dados o deslocamento (s), a velocidade inicial (u), a aceleração (a) e o tempo (t), você poder obter a velocidade final (v).

  2. Se você tiver u, a e t, use:

    v = u + at

  3. Se você tiver s, u e t, use:

    v = 2(s/t) - u.

  4. Se você tiver s, a e t, use:

    v = (s/t) + (at/2).

O que é velocidade de escape?

A velocidade de escape é a velocidade mínima que um objeto precisa para escapar da atração gravitacional de outro objeto. O exemplo mais comum disso é a velocidade que uma espaçonave precisa alcançar para deixar a Terra em direção a planetas distantes, que é de aproximadamente 11,2 km/s.

Qual é a diferença entre velocidade e aceleração?

Velocidade é a rapidez, a direção e o sentido com que um objeto está se movendo, enquanto aceleração é como a velocidade desse objeto muda com o tempo. As unidades para velocidade são m/s, enquanto para aceleração são m/s2.

O que causa uma mudança na velocidade?

As interações com outros objetos fazem com que a velocidade mude. Quando um objeto em movimento colide com outro objeto em seu caminho, ele diminuirá a velocidade (se colidir com algo menor, por exemplo, uma partícula de ar) ou parará (se bater em uma parede). Se um objeto expulsar matéria atrás de si, ele se tornará mais rápido, como um foguete. Um objeto também acelerará em direção a outros objetos por meio da gravidade.

Como faço para calcular a velocidade de escape?

Para calcular a velocidade de escape:

  1. Encontre a massa do objeto em quilogramas, m, e seu raio em metros, r.

  2. Multiplique m pela constante gravitacional (6,674 ⋅ 10-11) e depois por 2.

  3. Divida o resultado da etapa 2 por r.

  4. Some o resultado da etapa 3 com 0,5. O resultado é a velocidade de escape.

Mateusz Mucha and Dominik Czernia, PhD
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