No mundo contemporâneo, Velocidade adquiriu uma relevância inusitada que impactou diversos aspectos da sociedade. Desde o seu surgimento, Velocidade gerou debates, polêmicas e mudanças significativas em diversas áreas, da cultura à economia. A sua influência difundiu-se globalmente, atraindo a atenção de especialistas, investigadores e do público em geral. Neste artigo exploraremos o impacto de Velocidade na sociedade atual, analisando as suas implicações e refletindo sobre o seu papel no mundo moderno.
Mecânica clássica |
---|
Diagramas de movimento orbital de um satélite ao redor da Terra, mostrando a velocidade e aceleração. |
Cinemática |
História |
Colisões |
Sistemas Clássicos |
Na física, a velocidade de um corpo é a taxa de variação de sua posição em função do tempo. Por se tratar de uma grandeza vetorial, a velocidade possui módulo, direção e sentido. O módulo da velocidade é a sua intensidade, medida no SI em metros por segundo (m/s ou m s-1), e está associado ao conceito de rapidez. Em geral, os símbolos da velocidade são , para a velocidade escalar, e , para o vetor velocidade.
Por meio da velocidade, podemos estudar dois tipos de movimentos considerados mais simples: o movimento retilíneo uniforme (MRU) e o movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), que são representados por equações lineares e quadráticas respectivamente. Para outros tipos de movimento mais complexos, utiliza-se a derivada.
Dado um deslocamento , em um intervalo de tempo , a velocidade média é dada por:
Definimos MRU como todo movimento descrito por objetos com velocidade constante em uma trajetória retilínea (em linha reta), para tal, é preciso que a resultante das forças que atuam sobre o corpo seja nula. Nesse movimento, o corpo percorre sempre distâncias iguais em intervalos de tempo iguais.
No MRU a velocidade de um corpo é igual à sua velocidade média e, desta forma, sabendo-se sua posição e velocidade em um determinado instante, podemos determinar a posição da partícula em qualquer outro instante.
Para tanto, a equação da posição em função do tempo , a partir de uma posição inicial é dada por:
O gráfico Sxt desse movimento é uma linha reta cuja tangente do ângulo de inclinação dessa reta, em relação ao eixo , é o valor da velocidade.
Quando a velocidade de um corpo varia com o tempo, ou seja, quando o movimento não é uniforme, convém entender como essa variação ocorre no decorrer do tempo. Para tanto, vamos definir uma nova grandeza chamada de aceleração, medida no SI em metros por segundo por segundo (m/s²), que é dada pela variação da velocidade em função do tempo:
Uma partícula descreverá um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV) sempre que sua velocidade variar de forma constante ao longo do tempo, ou seja, quando possuir uma aceleração constante.
No MRUV, teremos duas equações horárias, a primeira que relaciona a velocidade no MRUV com o tempo, dada por:
E a segunda equação das posições em função do tempo:
Os dois movimentos acima só ocorrem em condições muito específicas. Para estudar os movimentos dos corpos como ocorrem na natureza, Isaac Newton desenvolveu a derivada. Para calcular a velocidade instantânea de um corpo em certo instante é necessário usar limite, medindo-se uma variação infinitesimal de espaço em um intervalo infinitesimal de tempo.
Da definição de derivada:
Com a derivação é possível calcular a velocidade de um objeto a partir do gráfico Sxt, ela fornece a inclinação da reta tangente ao ponto na curva correspondente, sendo essa a velocidade instantânea.
A aceleração é a derivada da velocidade com relação ao tempo: