Conteúdos

Este roteiro de estudos de física tem como objetivo definir o conceito de rapidez e explicar a sua relevância nos estudos de quantidade de movimento. Após a indicação de leitura, algumas questões sobre o material sugerido são feitas, visando a maior fixação do conteúdo. O material também conta com uma sugestão de vídeo, possibilitando o maior aprofundamento do tema.  Na última etapa, há alguns exercícios resolvidos.

Objetivos

  • Compreender o que é rapidez e velocidade escalar média; e
  • Resolver exercícios de aplicação.

Conteúdos / Objetos do conhecimento:

  • Rapidez e velocidade escalar média.

Palavras-chave:

Rapidez. Velocidade escalar média. Rapidez média.

Proposta de estudos:

O objetivo deste material é apoiar os alunos na compreensão do que é rapidez, a partir dos estudos de física, e como ela se aplica em nosso dia a dia, estimulando seus conhecimentos sobre cinemática.

Explore os materiais fornecidos como base, atentando-se para as respostas a cada pergunta orientadora. Durante a leitura, tome nota de quaisquer dúvidas adicionais que venham a surgir, aproveitando para praticar as questões em seu caderno. Após os estudos, escreva um breve resumo, documentando os principais conceitos aprendidos, e resolva as questões propostas.

1ª Etapa: Rapidez

Pergunta orientadora: O que é rapidez na física?
Leia o texto disponível em: Neurochispas
Acesso em: 20  de julho de 2024.
A partir da leitura do texto acima, responda às seguintes perguntas:
1) O que é rapidez?
2) Quais são as unidades de medida utilizadas, ao calcular rapidez?
Para saber mais, assista: Rapidez e velocidade
Acesso em: 20 de julho de 2024.
Gabarito:
1) Chamamos de rapidez a taxa na qual um objeto cobre a distância, independentemente da direção.
2) A unidade de medida é metro(s) por segundo (m/s). Portanto, qualquer outra unidade de medida deve ser convertida.

2ª Etapa: Velocidade escalar média

Pergunta orientadora: Como a rapidez de um objeto é afetada pelas forças que atuam sobre ele e pela sua trajetória?
Leia o texto disponível em: Blog de Fisica ou Quimica
Acesso em: 20 de julho de 2024.

A partir da leitura do texto acima, responda às seguintes perguntas:

1) Como a rapidez e a velocidade de um objeto se relacionam em um movimento retilíneo uniforme (MRU) e em um movimento retilíneo uniformemente acelerado (MRUA)?

2) Como o conceito de rapidez média se diferencia da velocidade média em trajetórias não retilíneas?

3) De que forma a rapidez pode ser constante enquanto a velocidade varia durante o movimento de um objeto e que tipos de movimento exemplificam essa situação?

Gabarito:
1) No MRU, a rapidez é constante e igual à magnitude da velocidade. Como a direção do movimento é constante, a velocidade é constante em magnitude e também em direção. Já em MRUA, a rapidez pode variar devido à aceleração. A velocidade é uma grandeza vetorial que muda tanto em magnitude quanto em direção. Por isso, a velocidade inicial e a final podem ser usadas para calcular a rapidez média, mas a rapidez instantânea varia ao longo do tempo.
2) A rapidez média é calculada como a distância total percorrida dividida pelo tempo total. É uma grandeza escalar e não considera a direção. Já a velocidade média é calculada como o deslocamento total (distância entre o ponto inicial e final) dividido pelo tempo total. É uma grandeza vetorial, que leva em consideração a direção do deslocamento.
3) Isso ocorre quando a magnitude da velocidade (rapidez) permanece constante, mas a direção muda. Um exemplo clássico é o movimento circular uniforme, em que a rapidez é constante, mas a velocidade muda continuamente, devido à mudança constante na direção do vetor velocidade.

3ª Etapa: Cheque seus conhecimentos

Resolver questões é extremamente importante para fixar um assunto, notadamente quando estudamos física. Abaixo, seguem alguns exemplos de questões sobre o tema estudado:

1) Uma partícula se desloca 5 km a cada 10 segundos. Determine sua velocidade média em m/s.

2) O motorista de um caminhão pretende fazer uma viagem de Juiz de Fora a Belo Horizonte, passando por Barbacena (cidade situada a 100 Km de Juiz de Fora e a 180 Km de Belo Horizonte). A velocidade máxima no trecho que vai de Juiz de Fora a Barbacena é de 80 km/h, e a de Barbacena a Belo Horizonte é de 90 km/h. Determine qual o tempo mínimo, em horas, de viagem de Juiz de Fora a Belo Horizonte, respeitando-se os limites de velocidades.

3) Qual é a velocidade escalar média, em km/h, de uma pessoa que percorre a pé 1200 m em 20 min?

Respostas da 3ª etapa

1) 5 km = 5000m

Vm = ΔS /Δt

Vm = 5000 / 10

Vm = 500 m/s

Resposta: A velocidade média da partícula é de 500 metros por segundo.

2) Juiz de Fora à Barbacena = Δt 1 = 100/80 = 1,25h

Barbacena a BH = Δt 2 = 180/90 = 2h

JF a BH = Δt 1 + Δt 2 = 1,25 + 2 = 3,25h

Resposta: O tempo mínimo de Juiz de Fora até Barbacena é de 3 horas e 25 minutos.

3) Primeiramente, convertendo o tempo em segundos, temos:

t= 20 min

t = 20.60

t= 1200s

Utilizando a fórmula, faremos:

Depois disso, convertemos de metros por segundo para quilômetro por hora:

Resposta: 3,6 quilômetros por hora.

Créditos:

Brasil Escola
Acesso em: 20 de julho de 2024.

Mundo Educação
‌Acesso em: 20 de julho de 2024.

Roteiro de estudos elaborado pela Professora Gabriela Ribeiro do Prado.

Coordenação Pedagógica: Prof.ª Dr.ª Aline Bitencourt Monge.

Revisão textual: Professora Daniela Leite Nunes.gabrie

Crédito da imagem: We Are – Getty Images

Receba NossasNovidades

Captcha obrigatório
Seu e-mail foi cadastrado com sucesso!

Receba NossasNovidades

Assine gratuitamente a nossa newsletter e receba todas as novidades sobre os projetos e ações do Instituto Claro.