Quem dirige um carro está familiarizado com o conceito de velocidade. É o número no velocímetro que diz o quão rápido o carro está indo. Nos automóveis, a velocidade é medida em milhas por hora (mph) ou quilômetros por hora (kph), mas as unidades que os físicos mais frequentemente usam para velocidade são metros por segundo (m /s). Você pode obter uma definição precisa de velocidade simplesmente examinando essas unidades. São unidades de distância percorrida (d) divididas por unidades de tempo (t), e é basicamente a definição de velocidade (S). Na linguagem da matemática, você escreve isso como:
S = d /t
Velocidade média e instantânea
O velocímetro do seu carro informa a que distância você está indo em uma hora se você mantiver uma velocidade constante, mas os motoristas raramente fazem isso. Em uma hora típica de dirigir, a velocidade registrada pelo velocímetro muda constantemente, e a distância real que você percorre em uma hora é uma média de todas essas velocidades. A distância total que você percorre em uma unidade de tempo, como uma hora, é a sua velocidade média (S av): S av = Distância total ÷ tempo total A velocidade exibida no velocímetro é a sua velocidade instantânea (S I). Os físicos expressam velocidade instantânea definindo-a como a mudança na posição (x) entre dois intervalos de tempo, t 1 e t 2 e deixando o intervalo de tempo próximo de zero. S I = (x 2 - x 1) ÷ (t 2 - t 1) = ∆x /∆t. Se você não se aproximar de zero, você obtém uma expressão matemática conhecida como derivada, que por convenção é escrita dx /dt. Para os físicos, a expressão mais precisa para a velocidade instantânea é: S I = dx /dt Velocidade e velocidade As pessoas costumam usar as palavras velocidade e velocidade de maneira intercambiável , mas eles não significam a mesma coisa. A velocidade é uma grandeza vetorial, o que significa que ela tem um componente direcional, enquanto a velocidade é uma grandeza escalar que não leva em conta a direção. Para ver por que a direção é importante, considere a diferença de tempo necessária para dirigir entre dois pontos em uma estrada reta e um sinuoso. Se a estrada estiver reta, você pode calcular a média de todas as velocidades instantâneas registradas pelo velocímetro e obter a mesma velocidade média que você dividiria a distância total pelo tempo total. Se a estrada estiver ventosa, no entanto, esses dois números serão diferentes. Isso ocorre porque o componente direcional da velocidade em direção ao seu destino diminui toda vez que a estrada passa para a esquerda ou para a direita. A velocidade é às vezes denotada pela letra v com uma seta sobre ela para indicar que é uma quantidade vetorial , mas a flecha não é realmente necessária. Por definição, a velocidade tem um componente direcional. Velocidade rotacional Quando um objeto está girando, a velocidade rotacional é o número de revoluções completas que ele faz em um tempo unitário. As unidades mais comuns são revoluções por minuto (rpm). Os pontos em um disco giratório têm uma velocidade de avanço que muda constantemente de direção. A velocidade tangencial é a velocidade de avanço em qualquer momento, e é afetada pela distância radial do centro de rotação. Pontos mais distantes do centro estão se movendo mais rápido que os pontos mais próximos do centro. Você calcula a velocidade tangencial de um ponto em um disco giratório usando a expressão: Velocidade tangencial = velocidade de rotação x distância radial
