A rapidez
Um corredor faz $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$. Um ciclista faz $30\ \text{km}$ em $2\ \text{h}$. Quem vai mais depressa? Para os comparar, precisas de uma única grandeza que relacione o que percorrem com o tempo que demoram: a rapidez.
O que é a rapidez
Duas nadadoras treinam numa piscina: a primeira percorre $50\ \text{m}$ em $25\ \text{s}$ e a segunda faz $100\ \text{m}$ em $60\ \text{s}$. Como saber, com certeza, qual nada mais depressa, se percorreram distâncias diferentes em tempos diferentes?
Repara que, para comparar, é preciso ver quanta distância cada uma percorre por cada unidade de tempo. É isso que mede a rapidez.
Se a rapidez for constante, podes usar a mesma relação para calcular a distância ou o tempo:
$$d = r_m \times \Delta t \qquad\qquad \Delta t = \frac{d}{r_m}$$Um atleta percorre $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$. Calcula a sua velocidade média em $\text{m/s}$.
Um atleta percorre $100\ \text{m}$ em $20\ \text{s}$. Calcula a sua velocidade média em $\text{m/s}$.
Indica quais destas expressões são unidades de rapidez e quais não o são, e explica porquê: a) $\text{m/s}$ b) $\text{km}$ c) $\text{km/h}$ d) $\text{s}$
Indica quais destas expressões são unidades de rapidez e quais não o são, e explica porquê:
- a) $\text{m/s}$
- b) $\text{km}$
- c) $\text{km/h}$
- d) $\text{s}$
Quem se desloca mais depressa: a Alma, que percorre $60\ \text{m}$ em $12\ \text{s}$, ou o Bruno, que percorre $40\ \text{m}$ em $10\ \text{s}$? Calcula a rapidez de…
Quem se desloca mais depressa: a Alma, que percorre $60\ \text{m}$ em $12\ \text{s}$, ou o Bruno, que percorre $40\ \text{m}$ em $10\ \text{s}$? Calcula a rapidez de cada um e compara-as.
Um falcão plana a $8\ \text{m/s}$ durante $30\ \text{s}$. Que distância percorre nesse tempo?
Um falcão plana a $8\ \text{m/s}$ durante $30\ \text{s}$. Que distância percorre nesse tempo?
Mudar de unidades: m/s e km/h
Os velocímetros dos carros marcam $\text{km/h}$, mas no SI a rapidez exprime-se em $\text{m/s}$. Precisas de passar de uma para a outra.
Também podes mudar de outras unidades de tempo ou de distância do mesmo modo, por exemplo $\text{m/min}$: um caracol que percorre $2\ \text{m}$ em $10\ \text{min}$ tem $r_m = 2 \div 10 = 0{,}2\ \text{m/min}$.
Um ciclista percorre $30\ \text{km}$ em $2\ \text{h}$. Qual é a sua velocidade média em $\text{km/h}$?
Um ciclista percorre $30\ \text{km}$ em $2\ \text{h}$. Qual é a sua velocidade média em $\text{km/h}$?
Um carro circula numa autoestrada a $90\ \text{km/h}$. Exprime a sua rapidez em $\text{m/s}$. Recorda: $1\ \text{km} = 1000\ \text{m}$ e $1\ \text{h} = 3600\ \text{s}$.
Um carro circula numa autoestrada a $90\ \text{km/h}$. Exprime a sua rapidez em $\text{m/s}$. Recorda: $1\ \text{km} = 1000\ \text{m}$ e $1\ \text{h} = 3600\ \text{s}$.
Um galgo corre a $20\ \text{m/s}$. Exprime a sua rapidez em $\text{km/h}$.
Um galgo corre a $20\ \text{m/s}$. Exprime a sua rapidez em $\text{km/h}$.
A distância da Terra à Lua é de $3,84\cdot10^{8}\ \text{m}$ e a luz propaga-se a $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$. Quanto tempo demora a luz da Lua a chegar até nós? Apresenta…
A distância da Terra à Lua é de $3,84\cdot10^{8}\ \text{m}$ e a luz propaga-se a $3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$. Quanto tempo demora a luz da Lua a chegar até nós? Apresenta o resultado em segundos, com duas casas decimais.
Comparar rapidezes
O que significa que um carro se desloca com uma velocidade de $20\ \text{m/s}$? Explica-o com uma frase que comece por «A cada segundo...».
O que significa que um carro se desloca com uma velocidade de $20\ \text{m/s}$? Explica-o com uma frase que comece por «A cada segundo...».
Quem é mais rápido: um carro que circula a $72\ \text{km/h}$ ou um ciclista que desce a $15\ \text{m/s}$? Converte as duas velocidades para a mesma unidade para as…
Quem é mais rápido: um carro que circula a $72\ \text{km/h}$ ou um ciclista que desce a $15\ \text{m/s}$? Converte as duas velocidades para a mesma unidade para as comparar.
Ordena por ordem crescente as seguintes rapidezes, expressando-as antes todas em $\text{m/s}$: a) $18\ \text{km/h}$ b) $10\ \text{m/s}$ c) $900\ \text{m/min}$
Ordena por ordem crescente as seguintes rapidezes, expressando-as antes todas em $\text{m/s}$:
- a) $18\ \text{km/h}$
- b) $10\ \text{m/s}$
- c) $900\ \text{m/min}$
Calcular distâncias e tempos
Conhecida a rapidez, podes prever quanto tempo demora um percurso ou que distância se percorre. O som, por exemplo, propaga-se no ar a cerca de $340\ \text{m/s}$, e a luz a $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$. Para dividir potências de $10$, divide os números e subtrai os expoentes: $\dfrac{6 \times 10^{8}}{3 \times 10^{8}} = 2 \times 10^{0} = 2$. Se a mantissa ficar menor que $1$ ou maior que $10$, ajusta o expoente.
Um caracol percorre $2\ \text{m}$ em $10\ \text{min}$. Qual é a sua rapidez em $\text{m/min}$?
Um caracol percorre $2\ \text{m}$ em $10\ \text{min}$. Qual é a sua rapidez em $\text{m/min}$?
Caminho a uma velocidade constante de $2\ \text{m/s}$. Quanto tempo demoro a percorrer $10\ \text{m}$?
Caminho a uma velocidade constante de $2\ \text{m/s}$. Quanto tempo demoro a percorrer $10\ \text{m}$?
Um autocarro percorre $150\ \text{km}$ com uma velocidade média de $50\ \text{km/h}$. Quanto tempo demora a fazer o trajeto?
Um autocarro percorre $150\ \text{km}$ com uma velocidade média de $50\ \text{km/h}$. Quanto tempo demora a fazer o trajeto?
Ao gritar em frente a uma montanha, ouve-se o eco $2\ \text{s}$ depois. O som propaga-se no ar a $340\ \text{m/s}$, como se mostra na figura. a) Que distância percorreu…
Ao gritar em frente a uma montanha, ouve-se o eco $2\ \text{s}$ depois. O som propaga-se no ar a $340\ \text{m/s}$, como se mostra na figura.
- a) Que distância percorreu o som nesses $2\ \text{s}$?
- b) A que distância se encontra a montanha?
- c) Explica por que razão se deve dividir por $2$ na alínea anterior.
A rapidez média em percursos com vários troços
Imagina que percorres $60\ \text{km}$ pela autoestrada a $120\ \text{km/h}$ e depois outros $60\ \text{km}$ no trânsito, a $20\ \text{km/h}$. Qual é a tua rapidez média? E porque não é simplesmente a média das duas rapidezes?
Para o ver, repara primeiro noutro percurso diferente, com dois troços da mesma distância (60 km cada um); no fim voltaremos ao caso do trânsito.
Uma nadadora atravessa uma piscina de $25\ \text{m}$ em $10\ \text{s}$ e regressa ao ponto de partida em $15\ \text{s}$, como se mostra na figura. a) Que distância total…
Uma nadadora atravessa uma piscina de $25\ \text{m}$ em $10\ \text{s}$ e regressa ao ponto de partida em $15\ \text{s}$, como se mostra na figura.
- a) Que distância total percorreu e quanto tempo demorou?
- b) Qual é a sua rapidez média em todo o percurso?
- c) Qual foi o seu deslocamento total? Explica a diferença em relação à distância.
Um carro percorre $60\ \text{km}$ a $120\ \text{km/h}$ e outros $60\ \text{km}$ a $60\ \text{km/h}$, como se mostra na figura. a) Calcula o tempo que demora em cada…
Um carro percorre $60\ \text{km}$ a $120\ \text{km/h}$ e outros $60\ \text{km}$ a $60\ \text{km/h}$, como se mostra na figura.
- a) Calcula o tempo que demora em cada troço.
- b) Calcula a rapidez média de toda a viagem.
- c) Explica por que razão a rapidez média não é $90\ \text{km/h}$, a média das duas rapidezes.
O Bruno vai a pé para a escola: percorre $400\ \text{m}$ em $4\ \text{min}$, espera $2\ \text{min}$ num semáforo e percorre outros $400\ \text{m}$ em $4\ \text{min}$,…
O Bruno vai a pé para a escola: percorre $400\ \text{m}$ em $4\ \text{min}$, espera $2\ \text{min}$ num semáforo e percorre outros $400\ \text{m}$ em $4\ \text{min}$, como se mostra na figura.
- a) Qual é a sua rapidez enquanto caminha, em $\text{m/min}$?
- b) Qual é a sua rapidez média em todo o percurso?
- c) Porque é que os dois resultados são diferentes?
Uma ciclista percorre $3\ \text{km}$ em $10\ \text{min}$ com vento a favor e demora $15\ \text{min}$ a regressar pelo mesmo caminho. a) Calcula a sua velocidade na ida e…
Uma ciclista percorre $3\ \text{km}$ em $10\ \text{min}$ com vento a favor e demora $15\ \text{min}$ a regressar pelo mesmo caminho.
- a) Calcula a sua velocidade na ida e no regresso, em $\text{km/h}$.
- b) Calcula a sua velocidade média na viagem completa.
- c) A velocidade média corresponde à média das duas velocidades da alínea a)? Justifica a resposta.
Volta ao início: o corredor tem uma rapidez de $5\ \text{m/s}$, ou seja, $18\ \text{km/h}$, e o ciclista de $15\ \text{km/h}$ ($30\ \text{km} \div 2\ \text{h}$). Logo, o corredor vai mais depressa. E no percurso do trânsito percorres $60 + 60 = 120\ \text{km}$ em $0{,}5 + 3 = 3{,}5\ \text{h}$: uma rapidez média de cerca de $34\ \text{km/h}$, e não de $70\ \text{km/h}$.