Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Formula for Speed
- Formula for Velocity
- Equação para Aceleração
- Calculadoras Online
- Advertências
Problemas envolvendo cálculo de velocidade, velocidade e aceleração geralmente aparecem na física. Frequentemente, esses problemas exigem o cálculo dos movimentos relativos de trens, aviões e automóveis. Essas equações também podem ser aplicadas a problemas mais complexos, como a velocidade do som e da luz, a velocidade dos objetos planetários e a aceleração dos foguetes.
TL; DR (muito longo; não leu)
As equações de velocidade, velocidade e aceleração dependem da mudança de posição ao longo do tempo. A velocidade média usa a equação "velocidade igual à distância percorrida (d) dividida pelo tempo de viagem (t)" ou velocidade média = d ÷ t. Velocidade média é igual a velocidade em uma direção. A aceleração média (a) é igual à mudança na velocidade (Δv) dividida pelo intervalo de tempo da mudança de velocidade (Δt) ou a = Δv ÷ Δt.
Formula for Speed
Velocidade refere-se à distância percorrida durante um período de tempo. A fórmula usada para velocidade calcula a velocidade média em vez da velocidade instantânea. O cálculo da velocidade média mostra a velocidade média de toda a jornada, mas a velocidade instantânea mostra a velocidade em qualquer momento da jornada. Um velocímetro de veículo mostra velocidade instantânea.
A velocidade média pode ser encontrada usando a distância total percorrida, geralmente abreviada como d, dividida pelo tempo total necessário para percorrer essa distância, geralmente abreviada como t. Portanto, se um carro leva 3 horas para percorrer uma distância total de 150 milhas, a velocidade média é igual a 150 milhas dividida por 3 horas, igual a uma velocidade média de 80 milhas por hora (150 ÷ 3 = 50).
A velocidade instantânea, na verdade, é um cálculo de velocidade que será discutido na seção de velocidade.
As unidades de velocidade mostram o comprimento ou a distância ao longo do tempo. Milhas por hora (km / h ou mph), quilômetros por hora (km / h ou km / h), pés por segundo (pés / s ou pés / s) e metros por segundo (m / s) indicam velocidade.
Formula for Velocity
Velocidade é um valor vetorial, o que significa que a velocidade inclui a direção. Velocidade é igual à distância percorrida dividida pelo tempo da viagem (a velocidade) mais a direção da viagem. Por exemplo, a velocidade de um trem viajando 1.500 quilômetros a leste de San Francisco em 12 horas seria de 1.500 km divididos por 12 horas a leste ou 125 km / h.
Voltando ao problema da velocidade dos carros, considere dois carros partindo do mesmo ponto e viajando na mesma velocidade média de 80 quilômetros por hora. Se um carro viaja para o norte e o outro viaja para o oeste, os carros não terminam no mesmo lugar. A velocidade do carro voltado para o norte seria de 50 mph norte e a velocidade do carro para o oeste seria de 50 mph oeste. Suas velocidades são diferentes, embora suas velocidades sejam as mesmas.
A velocidade instantânea, para ser completamente precisa, requer cálculo para avaliar, porque se aproximar de "instantâneo" requer reduzir o tempo para zero. Uma aproximação pode ser feita, no entanto, usando a velocidade instantânea da equação (vEu) é igual a mudança na distância (Δd) dividida pela mudança no tempo (Δt), ou vEu = Δd ÷ Δt. Ao definir a mudança de tempo como um período muito curto, uma velocidade quase instantânea pode ser calculada. O símbolo grego para delta, um triângulo (Δ), significa mudança.
Por exemplo, se um trem em movimento percorreu 55 km a leste às 5:00 e atingiu 65 km a leste às 6:00, a mudança na distância é de 10 km a leste com uma mudança de tempo de 1 hora. Inserir esses valores na fórmula vEu = Δv ÷ Δt dá vEu = 10 ÷ 1 ou 10 km / h (reconhecidamente uma velocidade lenta para um trem). A velocidade instantânea seria de 10 km / h, lida no velocímetro do motor como 10 km / h. Obviamente, uma hora não é "instantânea", mas serve como exemplo.
Suponha, em vez disso, que um cientista mede a mudança de posição (Δd) de um objeto como 8 metros em um intervalo de tempo (Δt) de 2 segundos. Usando a fórmula, a velocidade instantânea é igual a 4 metros por segundo (m / s) com base no cálculo vEu = Δd ÷ Δt, ou vEu = 8 ÷ 2 = 4.
Como uma quantidade vetorial, a velocidade instantânea deve incluir uma direção. Muitos problemas, no entanto, assumem que o objeto continua viajando na mesma direção durante esse curto intervalo de tempo. A direcionalidade do objeto é então ignorada, o que explica por que esse valor é freqüentemente chamado de velocidade instantânea.
Equação para Aceleração
Qual é a fórmula para a aceleração? A pesquisa mostra duas equações aparentemente diferentes. Uma fórmula, da segunda lei de Newton, relaciona força, massa e aceleração na equação força (F) é igual a massa (m) vezes a aceleração (a), escrita como F = ma. Outra fórmula, a aceleração (a) é igual à mudança na velocidade (Δv) dividida pela mudança no tempo (Δt), calcula a taxa de mudança na velocidade ao longo do tempo. Esta fórmula pode ser escrita a = Δv ÷ Δt. Como a velocidade inclui velocidade e direção, mudanças na aceleração podem resultar de mudanças na velocidade ou na direção ou em ambas. Em ciência, as unidades de aceleração geralmente serão metros por segundo por segundo (m / s / s) ou metros por segundo ao quadrado (m / s2).
Essas duas equações, F = ma e a = Δv ÷ Δt, não estão em desacordo. O primeiro mostra a relação de força, massa e aceleração. O segundo calcula a aceleração com base na mudança de velocidade durante um período de tempo.
Cientistas e engenheiros se referem ao aumento da velocidade como aceleração positiva e à velocidade decrescente como aceleração negativa. A maioria das pessoas, no entanto, usa o termo desaceleração em vez de aceleração negativa.
Aceleração da gravidade
Perto da superfície da Terra, a aceleração da gravidade é uma constante: a = -9,8 m / s2 (metros por segundo por segundo ou metros por segundo ao quadrado). Como sugeriu Galileu, objetos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração da gravidade e caem na mesma velocidade.
Calculadoras Online
Ao inserir dados em uma calculadora de velocidade online, a aceleração pode ser calculada. Calculadoras on-line podem ser usadas para calcular a equação de velocidade para aceleração e força. O uso de uma calculadora de aceleração e distância também exige conhecimento de velocidade e tempo.