Rapidez x velocidade
A rapidez pergunta o quão rápido. A velocidade pergunta o quão rápido e em que direção. Essa palavra a mais muda a conta, porque a velocidade se apoia no deslocamento, não na distância efetivamente percorrida.
Escalar e vetor
- Rapidez é escalar: só um módulo, e nunca negativa.
- Velocidade é vetor: módulo e direção.
- A rapidez média é a distância total dividida pelo tempo.
- A velocidade média é o deslocamento dividido pelo tempo, sendo o deslocamento a reta do início ao fim.
Distância x deslocamento
Distância é o quanto você percorreu de fato ao longo do trajeto. Deslocamento é o quão longe você terminou do ponto de partida, em linha reta e com direção. Dê uma volta completa numa pista e a distância é 400 m, mas o deslocamento é zero.
Por que isso importa para a aceleração
Aceleração é a taxa de variação da velocidade, não da rapidez. Um carro que faz uma curva a 60 km/h constantes tem rapidez constante e velocidade mudando, porque a direção muda. Logo ele está acelerando, e é exatamente isso que a questão costuma cobrar.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1
Questão
Uma corredora completa uma volta numa pista de 400 m em 80 s. Ache a rapidez média e a velocidade média.
Resposta
Rapidez média 5 m/s, velocidade média 0
Passos
- 1A rapidez média usa a distância percorrida: 400 / 80 = 5 m/s.
- 2O deslocamento é a reta do início ao fim.
- 3A corredora terminou onde começou, então o deslocamento é 0 m.
- 4Velocidade média = 0 / 80 = 0 m/s.
- 5A corredora claramente se moveu, mas não terminou em outro lugar.
É a questão clássica de prova sobre o tema. Velocidade média zero com rapidez diferente de zero denuncia um trajeto que volta ao ponto de partida.
Exemplo 2
Questão
Um caminhante anda 3 km para leste e depois 4 km para norte, em 2 horas. Ache a rapidez média e a velocidade média.
Resposta
Rapidez média 3,5 km/h, velocidade média 2,5 km/h para nordeste
Passos
- 1Distância total: 3 + 4 = 7 km, então rapidez média = 7 / 2 = 3,5 km/h.
- 2O deslocamento é a reta do início ao fim, achada com Pitágoras.
- 3Módulo do deslocamento = raiz de (3^2 + 4^2) = raiz de 25 = 5 km.
- 4Velocidade média = 5 / 2 = 2,5 km/h, na direção dessa reta.
- 5Uma velocidade sem direção está incompleta.
Exemplo 3
Questão
Um carro percorre uma rotatória a 30 km/h constantes. Ele está acelerando?
Resposta
Está
Passos
- 1A rapidez é constante, então uma resposta baseada em rapidez diria que não.
- 2Aceleração é a taxa de variação da velocidade, e velocidade inclui direção.
- 3Fazer uma curva muda continuamente a direção do movimento.
- 4Logo a velocidade muda, mesmo com a rapidez igual.
- 5Portanto o carro está acelerando, e a força que causa isso aponta para o centro do círculo.
Erros comuns
Usar a distância total para calcular a velocidade.
A velocidade usa o deslocamento. Se o trajeto não for reto, são números diferentes.
Dar uma velocidade sem direção.
Resposta vetorial precisa de direção, seja um ponto cardeal, um ângulo ou um sinal.
Dizer que rapidez constante significa nenhuma aceleração.
Só se a direção também for constante. Movimento circular com rapidez constante é acelerado.
Tomar uma velocidade negativa por erro.
Significa movimento no sentido que você definiu como negativo, e é uma resposta normal e correta.
Pratique
Resolva primeiro, depois abra a resposta. Travou no meio? Selecione o problema e peça ao Solvecoon o passo que está faltando.
1. Um velocista corre 100 m em linha reta em 10 s. Ache a rapidez média e a velocidade média.
Ver a resposta
As duas são 10 m/s, porque o trajeto é reto, então distância é igual a deslocamento.
2. Você percorre 5 km até a escola e 5 km de volta, em 1 hora no total. Qual é a sua velocidade média?
Ver a resposta
Zero. O deslocamento é zero porque você termina onde começou, mesmo com rapidez média de 10 km/h.
3. Uma bola é lançada para cima e pega na mesma altura. Qual é a velocidade média no voo todo?
Ver a resposta
Zero, pelo mesmo motivo: o deslocamento na ida e volta é zero.
O que as pessoas perguntam
- A rapidez pode ser negativa?
- Não. É um módulo, então é zero ou positiva. A velocidade pode ser negativa e aí indica o sentido oposto.
- Rapidez instantânea é a mesma coisa que velocidade instantânea?
- Os módulos coincidem a cada instante. A velocidade ainda carrega a direção do movimento naquele instante.
- O que o velocímetro do carro mostra?
- A rapidez. Ele não faz ideia para onde você está apontado, e é justamente isso que faz dele um instrumento escalar.
- Como acho o deslocamento num trajeto com curvas?
- Trate os trechos como vetores e some. Num trajeto em ângulo reto, é Pitágoras mais um ângulo.
Está com um na sua frente?
Selecione o problema na página ou capture com Cmd/Ctrl + Shift + S, e o Solvecoon resolve junto com você.
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