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9.º ano · Ciências Físico-Químicas
A interação · A cinemática

A velocidade

Antes de começar, convém dominares: Conversão de unidades (7.º ano do ensino básico (3.º ciclo))

Um ciclista na Volta a Portugal, um avião a sair do aeroporto de Lisboa, o som de um trovão sobre o Porto: todos se movem, mas a ritmos muito diferentes. Para comparar quão depressa vai cada um, precisas de uma grandeza que relacione a distância percorrida com o tempo gasto. Essa grandeza é a velocidade.

O que é a velocidade

A Matilde corre $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$ e o Tomás corre $150\ \text{m}$ em $35\ \text{s}$. O Tomás foi mais longe, mas quem se deslocou mais depressa?

A rapidez média é uma grandeza escalar: só tem valor. A velocidade é uma grandeza vetorial: além do valor, tem direção e sentido. Neste apartado, os movimentos são retilíneos e sem inversão de sentido, por isso o valor da velocidade coincide com a rapidez média, $v = d/\Delta t$, e é por isso que, neste apartado, lhe chamamos simplesmente velocidade.

Esquema de um corpo que percorre 100 metros em linha reta entre t = 0 s e t = 20 s. v = d / Δt d = 100 m partida t = 0 s chegada t = 20 s
Pratica★☆☆Por começar
Completa a frase com as palavras que faltam: «A velocidade indica a $\dots$ que um corpo percorre em cada $\dots$ de tempo». Dá depois um exemplo com números.

Completa a frase com as palavras que faltam: «A velocidade indica a $\dots$ que um corpo percorre em cada $\dots$ de tempo». Dá depois um exemplo com números.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Indica quais das seguintes expressões são unidades de velocidade e quais não são, e explica porquê: a) $\text{m/s}$ b) $\text{kg/m}^3$ c) $\text{km/h}$ d) $\text{m/s}^2$

Indica quais das seguintes expressões são unidades de velocidade e quais não são, e explica porquê:

  1. a) $\text{m/s}$
  2. b) $\text{kg/m}^3$
  3. c) $\text{km/h}$
  4. d) $\text{m/s}^2$
Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Um ciclista percorre $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$. Com que velocidade circulou? Exprime o resultado em $\text{m/s}$.

Um ciclista percorre $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$. Com que velocidade circulou? Exprime o resultado em $\text{m/s}$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Quem se move mais depressa: um corredor que percorre $100\ \text{m}$ em $12\ \text{s}$ ou um nadador que percorre $50\ \text{m}$ em $25\ \text{s}$? Calcula a velocidade…

Quem se move mais depressa: um corredor que percorre $100\ \text{m}$ em $12\ \text{s}$ ou um nadador que percorre $50\ \text{m}$ em $25\ \text{s}$? Calcula a velocidade de cada um e compara-as.

Resolver

Calcular distância e tempo

Da definição $v = d/\Delta t$ tiram-se as outras duas relações. A distância é $d = v \cdot \Delta t$ e o tempo é $\Delta t = d/v$. Multiplicando ambos os membros por $\Delta t$ obtém-se $v \cdot \Delta t = d$; dividindo ambos por $v$ obtém-se $\Delta t = d/v$.

Pratica★☆☆Por começar
Um comboio suburbano percorre $240\ \text{km}$ em $2\ \text{h}$. Qual foi a sua velocidade? Exprime-a em $\text{km/h}$.

Um comboio suburbano percorre $240\ \text{km}$ em $2\ \text{h}$. Qual foi a sua velocidade? Exprime-a em $\text{km/h}$.

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Um carro percorre $150\ \text{km}$ em $1,5\ \text{h}$. Que velocidade teve, em $\text{km/h}$?

Um carro percorre $150\ \text{km}$ em $1,5\ \text{h}$. Que velocidade teve, em $\text{km/h}$?

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Um caracol avança $1,2\ \text{m}$ em $10\ \text{min}$. Qual é a sua velocidade em $\text{m/min}$?

Um caracol avança $1,2\ \text{m}$ em $10\ \text{min}$. Qual é a sua velocidade em $\text{m/min}$?

Resolver
Pratica★☆☆Por começar
Um avião comercial percorre $900\ \text{km}$ em $1,5\ \text{h}$. Qual é a sua velocidade em $\text{km/h}$?

Um avião comercial percorre $900\ \text{km}$ em $1,5\ \text{h}$. Qual é a sua velocidade em $\text{km/h}$?

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um velociraptores corre a $10\ \text{m/s}$. Que distância percorre em $45\ \text{s}$ se mantiver essa velocidade?

Um velociraptores corre a $10\ \text{m/s}$. Que distância percorre em $45\ \text{s}$ se mantiver essa velocidade?

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Quanto tempo demora um camião a percorrer $200\ \text{km}$ se circular a uma velocidade constante de $80\ \text{km/h}$? Exprime o resultado em horas e em horas e minutos.

Quanto tempo demora um camião a percorrer $200\ \text{km}$ se circular a uma velocidade constante de $80\ \text{km/h}$? Exprime o resultado em horas e em horas e minutos.

Resolver
Pratica★★★Por começar
Um ciclista desce um desfiladeiro de montanha de $12\ \text{km}$ em $15\ \text{min}$. a) Qual é a sua velocidade média em $\text{km/h}$? b) E em $\text{m/s}$? c) Se…

Um ciclista desce um desfiladeiro de montanha de $12\ \text{km}$ em $15\ \text{min}$.

  1. a) Qual é a sua velocidade média em $\text{km/h}$?
  2. b) E em $\text{m/s}$?
  3. c) Se descesse a essa mesma velocidade, quanto tempo demoraria a descer um desfiladeiro de $20\ \text{km}$?
Resolver
Pratica★★★Por começar
Em $2009$ Usain Bolt correu os $100\ \text{m}$ em $9,58\ \text{s}$, recorde do mundo. a) Qual foi a sua velocidade média em $\text{m/s}$? b) Exprime-a em $\text{km/h}$.…

Em $2009$ Usain Bolt correu os $100\ \text{m}$ em $9,58\ \text{s}$, recorde do mundo.

  1. a) Qual foi a sua velocidade média em $\text{m/s}$?
  2. b) Exprime-a em $\text{km/h}$.
  3. c) Uma chita pode correr a $30\ \text{m/s}$. Quanto tempo demoraria uma chita a percorrer os $100\ \text{m}$ a essa velocidade?
Resolver
Pratica★★★Por começar
Para ir da tua casa à povoação vizinha demoras $3\ \text{h}$ de bicicleta a $50\ \text{km/h}$... impossível, não é? Lê bem: um carro demora $3\ \text{h}$ a percorrer…

Para ir da tua casa à povoação vizinha demoras $3\ \text{h}$ de bicicleta a $50\ \text{km/h}$... impossível, não é? Lê bem: um carro demora $3\ \text{h}$ a percorrer esse trajeto a $50\ \text{km/h}$.

  1. a) Que distância há entre as duas povoações?
  2. b) A que velocidade teria de ir o carro para fazer o mesmo trajeto em $2\ \text{h}$?
Resolver

Converter unidades: m/s e km/h

Diagrama da conversão entre quilómetros por hora e metros por segundo: dividir por 3,6 num sentido, multiplicar por 3,6 no outro. km/h m/s ÷ 3,6 × 3,6

Se as unidades de velocidade forem outras, converte primeiro. Por exemplo, $1\ \text{km/min}$ são $60\ \text{km/h}$, porque uma hora tem $60$ minutos.

Pratica★★☆Por começar
Um carro circula a $90\ \text{km/h}$. Exprime a sua velocidade em $\text{m/s}$.

Um carro circula a $90\ \text{km/h}$. Exprime a sua velocidade em $\text{m/s}$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um atleta corre a $15\ \text{m/s}$. Exprime a sua velocidade em $\text{km/h}$.

Um atleta corre a $15\ \text{m/s}$. Exprime a sua velocidade em $\text{km/h}$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Quantos metros percorre num minuto uma trotinete elétrica que se desloca a $18\ \text{km/h}$?

Quantos metros percorre num minuto uma trotinete elétrica que se desloca a $18\ \text{km/h}$?

Resolver
Pratica★★★Por começar
Ordena de forma decrescente as seguintes velocidades, exprimindo-as antes todas em $\text{km/h}$: a) $25\ \text{m/s}$ b) $100\ \text{km/h}$ c) $1\ \text{km/min}$

Ordena de forma decrescente as seguintes velocidades, exprimindo-as antes todas em $\text{km/h}$:

  1. a) $25\ \text{m/s}$
  2. b) $100\ \text{km/h}$
  3. c) $1\ \text{km/min}$
Resolver

Velocidade média em percursos com vários troços

Um ciclista percorre $30\ \text{km}$ a $30\ \text{km/h}$ e depois outros $30\ \text{km}$ a $60\ \text{km/h}$. Os dois troços têm o mesmo comprimento. Porque é que a velocidade média da viagem não é a média entre $30$ e $60$?

Dois troços de 30 km percorridos por um ciclista: no primeiro vai devagar e demora 1 hora, no segundo vai ao dobro da velocidade e demora meia hora, como se vê na barra do tempo. Troço 1 · 30 km/h Troço 2 · 60 km/h 0 30 km 60 km Tempo gasto dura 1 h dura 0,5 h 0 1 h 1,5 h

Voltando ao início da secção: a velocidade média do ciclista é $40\ \text{km/h}$ e não $45\ \text{km/h}$, porque passou o dobro do tempo no troço lento.

Pratica★★☆Por começar
Um ciclista percorre $30\ \text{km}$ na primeira hora de percurso e outros $30\ \text{km}$ na meia hora seguinte. Calcula a sua velocidade média em todo o percurso, em…

Um ciclista percorre $30\ \text{km}$ na primeira hora de percurso e outros $30\ \text{km}$ na meia hora seguinte. Calcula a sua velocidade média em todo o percurso, em $\text{km/h}$.

Resolver
Pratica★★☆Por começar
Um autocarro interurbano percorre $180\ \text{km}$ em $2\ \text{h}\ 15\ \text{min}$. Qual foi a sua velocidade média em $\text{km/h}$?

Um autocarro interurbano percorre $180\ \text{km}$ em $2\ \text{h}\ 15\ \text{min}$. Qual foi a sua velocidade média em $\text{km/h}$?

Resolver
Pratica★★★Por começar
Um carro percorre $100\ \text{km}$ a $100\ \text{km/h}$ e outros $100\ \text{km}$ a $50\ \text{km/h}$, como se mostra na figura. a) Calcula o tempo que demora em cada…

Um carro percorre $100\ \text{km}$ a $100\ \text{km/h}$ e outros $100\ \text{km}$ a $50\ \text{km/h}$, como se mostra na figura.

A B 100 km · 100 km/h 100 km · 50 km/h
  1. a) Calcula o tempo que demora em cada troço.
  2. b) Calcula a velocidade média de toda a viagem.
  3. c) Explica por que razão a velocidade média não é $75\ \text{km/h}$, a média das duas velocidades.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Uma família faz uma viagem de $300\ \text{km}$ de carro. Quer demorar $4\ \text{h}$ no total. Após $2\ \text{h}$ de viagem, já percorreu $150\ \text{km}$. a) Que…

Uma família faz uma viagem de $300\ \text{km}$ de carro. Quer demorar $4\ \text{h}$ no total. Após $2\ \text{h}$ de viagem, já percorreu $150\ \text{km}$.

  1. a) Que velocidade média tem até ao momento?
  2. b) Que velocidade média deve manter no troço que falta para chegar a tempo?
Resolver

Aproximar-se, cruzar-se e o som do trovão

Dois corpos partem de duas povoações em sentidos opostos, o azul ao dobro da velocidade do laranja, e aproximam-se a 20 + 10 = 30 km/h. povoação 1 povoação 2 20 km/h 10 km/h aproximam-se a 20 + 10 = 30 km/h

O som propaga-se no ar a cerca de $340\ \text{m/s}$. A luz chega-nos praticamente de imediato, por isso, medindo o tempo entre o relâmpago e o trovão, calcula-se a que distância caiu o raio.

Pratica★★☆Por começar
O som propaga-se no ar a cerca de $340\ \text{m/s}$. Vês cair um raio e ouves o trovão $5\ \text{s}$ depois, como se mostra na figura. A que distância de ti caiu o raio?

O som propaga-se no ar a cerca de $340\ \text{m/s}$. Vês cair um raio e ouves o trovão $5\ \text{s}$ depois, como se mostra na figura.

tu d = ? 340 m/s

A que distância de ti caiu o raio?

Resolver
Pratica★★★Por começar
Durante uma trovoada, ouves o trovão $3\ \text{s}$ depois de ver o relâmpago. O som propaga-se no ar a $340\ \text{m/s}$. a) A que distância de ti ocorreu o raio? b) Se…

Durante uma trovoada, ouves o trovão $3\ \text{s}$ depois de ver o relâmpago. O som propaga-se no ar a $340\ \text{m/s}$.

  1. a) A que distância de ti ocorreu o raio?
  2. b) Se na descarga seguinte o trovão demorar $10\ \text{s}$, a trovoada aproxima-se ou afasta-se? Justifica com o cálculo.
Resolver
Pratica★★★Por começar
Duas povoações distam $30\ \text{km}$. Um ciclista parte da primeira a $20\ \text{km/h}$ e, ao mesmo tempo, outro parte da segunda a $10\ \text{km/h}$, cada um em…

Duas povoações distam $30\ \text{km}$. Um ciclista parte da primeira a $20\ \text{km/h}$ e, ao mesmo tempo, outro parte da segunda a $10\ \text{km/h}$, cada um em direção à povoação do outro, como se mostra na figura.

povoação 1 povoação 2 20 km/h 10 km/h ? 30 km
  1. a) Quantos quilómetros se aproximam entre si a cada hora?
  2. b) Quanto tempo demoram a cruzar-se?
  3. c) A que distância da primeira povoação se cruzam?
Resolver

Volta ao princípio: em $\text{m/s}$, o ciclista vai a cerca de $5\ \text{m/s}$ ($18\ \text{km/h}$), um avião comercial a cerca de $250\ \text{m/s}$ ($900\ \text{km/h}$) e o som do trovão a $340\ \text{m/s}$ ($1\,224\ \text{km/h}$), o mais rápido dos três.

Em resumo

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