Rapidez e velocidade

Um carro a 90 km/h percorre 25 metros por segundo, aproximadamente o comprimento de dois ônibus.

Quão rápido? Rapidez é distância por tempo

A rapidez responde à pergunta "Quão rápido?". A rapidez média é a distância percorrida dividida pelo tempo gasto. Uma pessoa que corre 100 m em 12.5 s tem rapidez média de 100 ÷ 12.5 = 8 m/s. Isso não significa que ela se moveu a exatamente 8 m/s durante todo o percurso. Ela partiu do repouso, ganhou velocidade e provavelmente desacelerou um pouco no fim. A média resume tudo isso em um único número.

O valor indicado pelo velocímetro de um carro é diferente: é a rapidez instantânea, a rapidez em determinado momento. Se fosse possível medir a distância percorrida em um intervalo muito curto, como um centésimo de segundo, e dividir pelo tempo, o resultado seria a rapidez instantânea. Radares de trânsito e aplicativos de GPS fazem algo semelhante.

A velocidade inclui direção e sentido

A velocidade reúne a rapidez, a direção e o sentido do movimento. A velocidade média é o deslocamento dividido pelo tempo: v = Δx ÷ Δt. Como ela usa o deslocamento, uma viagem de ida e volta tem velocidade média zero, mesmo que a rapidez média tenha sido alta. Um ciclista que percorre 6 km na ida e 6 km na volta em uma hora tem rapidez média de 12 km/h e velocidade média de 0 km/h. Quando o movimento ocorre em linha reta e em um único sentido, a rapidez média e o módulo da velocidade média são iguais. Podem diferir quando o trajeto faz curvas ou retorna. A rapidez instantânea é sempre o módulo da velocidade instantânea.

Um carro que contorna uma rotatória a 30 km/h constantes tem rapidez constante, mas sua velocidade muda continuamente porque a direção muda. Isso será importante adiante: a taxa de variação da velocidade no tempo é chamada de aceleração, então um carro fazendo uma curva com rapidez constante também está acelerando.

Unidades: metros por segundo e quilômetros por hora

Na física, usamos metros por segundo (m/s). Placas de trânsito usam quilômetros por hora (km/h) ou milhas por hora. Para converter, lembre-se de que 1 km = 1000 m e 1 h = 3600 s, portanto 1 m/s = 3600 m por hora = 3.6 km/h. Multiplique m/s por 3.6 para obter km/h e divida km/h por 3.6 para obter m/s. Um carro a 90 km/h se move a 90 ÷ 3.6 = 25 m/s. O som no ar a 20 °C viaja a cerca de 343 m/s, aproximadamente 1235 km/h.

Viagens reais misturam trechos rápidos e lentos, por isso a média pode esconder muita coisa. Suponha que você percorra 30 km a 60 km/h e depois 30 km a 30 km/h. A primeira parte leva meia hora; a segunda, uma hora inteira. Assim, os 60 km levam 1.5 horas, e a rapidez média é 40 km/h, não os 45 km/h que você talvez calculasse tirando a média dos dois valores de rapidez. O trecho lento dura mais e, portanto, pesa mais no resultado. Divida sempre a distância total pelo tempo total.

Três maneiras de usar v = d ÷ t

A mesma relação responde a três tipos de pergunta. Rapidez: v = d ÷ t. Distância: d = v × t, então um trem a 50 m/s percorre 50 × 60 = 3000 m em um minuto. Tempo: t = d ÷ v, então caminhar 1500 m a 1.25 m/s leva 1200 s, ou 20 minutos. Antes de dividir ou multiplicar, confira se as unidades combinam: quilômetros com horas, metros com segundos.