Qual e a velocidade média de um carro que percorre um trajeto de 20 km em 30 minutos

Todos os veículos em movimento desenvolvem certa velocidade, que é medida pelo velocímetro, localizado no painel de todos os veículos motorizados. Em uma viagem, os veículos podem desenvolver várias velocidades, dependendo da qualidade da estrada, da quantidade de carros, dos obstáculos encontrados, entre outras situações. Dessa forma, em uma viagem, podemos calcular a velocidade média desenvolvida no percurso.

Para calcular a velocidade média, precisamos saber a distância entre as cidades e tempo de duração da viagem. Por exemplo, vamos supor que um carro dirigido por uma pessoa gastou 3 horas para percorrer 240 quilômetros. A velocidade média será determinada através da divisão entre a distância e o tempo gasto na viagem. Veja:

Nessa viagem, o carro desenvolveu uma velocidade média de 80 km/h. Ao utilizarmos o cálculo da velocidade média, nessas situações, estamos verificando que esse carro percorreu 80 quilômetros a cada 1 hora de viagem.

Quando o carro está em movimento e olhamos para o velocímetro, o que vemos é a velocidade instantânea do veículo, ela é diferente da velocidade média. Os carros de corrida conseguem chegar a velocidades instantâneas iguais a 200 km/h, 220km/h, entre outras, diferentemente dos carros de passeio que devem respeitar os limites de velocidade de acordo com o Código de Trânsito Brasileiro.

A maioria dos acidentes ocorre devido à
imprudência dos motoristas

Quem desrespeita os limites de velocidades está sujeito a pagamento de multas e pode até perder o direito de dirigir. Essas leis existem para controlar as altas velocidades nas cidades e rodovias, evitando acidentes graves com motoristas, passageiros e pedestres.

Por Marcos Noé
Matemático

Velocidade escalar média é a medida da rapidez com que a posição de um móvel varia. A velocidade escalar média pode ser calculada por meio da razão entre a distância total percorrida pelo móvel e um determinado intervalo de tempo.

A unidade de medida da grandeza velocidade, segundo o SI, é o metro por segundo, no entanto, outra unidade amplamente utilizada para essa grandeza é o quilometro por hora.

Veja também: Exercícios resolvidos sobre o movimento uniforme!

Velocidade escalar média e velocidade média

Velocidade média é definida como a razão entre o deslocamento e o intervalo de tempo em que ocorreu um movimento. Nesse sentido a velocidade média trata-se de uma grandeza vetorial, diferentemente da velocidade escalar média, que é um caso particular da velocidade média.

Nesse tipo de caso, o movimento é descrito sem levar em conta sua direção e sentido, para tanto, assume-se que o deslocamento ocorre exclusivamente em linha reta, sem que haja mudanças no sentido do movimento.

A velocidade escalar média, trata-se, portanto, de uma simplificação bastante usada em livros didáticos de Ensino Médio.

Fórmula de velocidade média

A fórmula usada para calcular a velocidade média relaciona a velocidade média com o deslocamento e o intervalo de tempo, observe:

vm – velocidade média

ΔS – deslocamento

Δt – intervalo de tempo

Leia mais: O que é a lei da velocidade?

Fórmula da velocidade escalar média

A fórmula da velocidade escalar média é parecida com a fórmula da velocidade média, no entanto, aquela relaciona a velocidade escalar com a distância total percorrida (uma grandeza escalar), que é diferente do deslocamento (uma grandeza vetorial). Confira:

Exemplos de exercícios sobre velocidade escalar média

Confira o passo a passo de exercícios sobre velocidade escalar média:

Exemplo 1) Em um horário pouco movimentado, uma avenida, onde a velocidade máxima permitida é de 60 km/h, é percorrida, em 15 minutos, por um veículo que se move dentro do limite da velocidade permitida. Se a velocidade de travessia da pista for alterada para 40 km/h, qual será o tempo mínimo necessário, em minutos, para um veículo percorrê-la, se dentro do limite de velocidade?

a) 22,5 minutos

b) 16 minutos

c) 30 minutos

d) 10 minutos

e) 45 minutos

Gabarito: Letra a

Resolução:

Primeiramente precisamos calcular qual é a extensão dessa pista, para isso, utilizaremos a fórmula da velocidade escalar média:

Agora que sabemos a extensão da avenida, é possível determinar o tempo necessário para atravessá-la, veja como:

Para descobrirmos o tempo da travessia com o novo limite de velocidade, foi necessário que multiplicássemos o tempo, dado em horas, por 60, uma vez que cada hora tem 60 minutos.

Veja também: 8 fórmulas de física para fazer a prova de ciências da natureza do Enem

Exemplo 2) Dois terços de uma viagem de 600 km são percorridos em uma velocidade média de 60 km/h. Para que a viagem seja completada, com velocidade média de 80 km/h, em quanto tempo o restante dela precisará ser percorrido?

a) 2 h e 30 minutos

b) 3 h e 20 minutos

c) 4 h e 10 minutos

d) 5 h e 40 minutos

e) 6 h e 15 minutos

Gabarito: Letra b

Resolução:

De acordo com o enunciado, dois terços de uma viagem de 600 km (400 km) foram percorridos com velocidade média de 60 km/h. Nesse sentido vamos determinar qual foi a duração desse trajeto:
 

Depois de saber o tempo de duração do trajeto, é possível determinar o tempo total da viagem, uma vez que o percurso de 600 km deve ser percorrido com velocidade média de 80 km/h. Esse tempo máximo deve ser de:

Por meio desse cálculo, descobrimos que, para manter-se uma velocidade média de 80 km/h, a viagem deveria ser feita em um tempo de até 30/4 h. Depois disso calculamos a diferença entre o tempo total da viagem e o tempo gasto durante os dois terços iniciais dela, e encontramos o total de 200 minutos. Em seguida multiplicamos o resultado, medido em horas, por 60, resultando em um tempo restante de 3 horas e 20 minutos.

Saiba mais: Luz: do que é feita e tudo mais que você precisa saber sobre ela!

Resumo sobre velocidade escalar média

• Velocidade escalar média é calculada pela divisão entre a distância total e o intervalo de tempo em que um corpo descreveu um movimento.
• Diferentemente da velocidade média, na velocidade escalar média não é necessário levar em conta a direção e o sentido do movimento.
• Assim como a velocidade média, a velocidade escalar média pode ser medida em metros por segundo ou em quilômetros por hora.

Acesse também: Leis de Newton: fórmulas e exercícios resolvidos

Exercícios resolvidos sobre velocidade escalar média

Questão 1) (G1 - CPS) Considere que Roberto, em suas caminhadas de 2000 m para manter o seu condicionamento físico, desenvolva uma velocidade média de 5 km/h. O tempo gasto para percorrer essa distância é de:

a) 12 min

b) 20 min

c) 24 min

d) 36 min

e) 40 min

Gabarito: Letra c

Resolução:

Primeiramente precisamos converter a distância da caminhada para quilômetros. Como sabemos, cada quilometro tem 1000 m, por isso, a distância percorrida é igual a 2 km. Em seguida, basta utilizar a fórmula da velocidade escalar média e multiplicar o resultado por 60, já que cada hora tem 60 minutos.

De acordo com o cálculo, o tempo necessário para Roberto realizar a sua caminhada é de 24 minutos, correspondente à alternativa c.

Questão 2) (PUC-RJ 2017) Um carro viaja a 100 km/h por 15 minutos e, então, baixa sua velocidade a 60 km/h, percorrendo 75 km nessa velocidade. Qual é a velocidade média do carro para o trajeto total, em km/h?

a) 80

b) 75

c) 67

d) 85

e) 58

Gabarito: Letra c

Resolução:

Para resolvermos o exercício, precisamos saber qual foi a distância total percorrida e dividi-la pelo intervalo de tempo total da viagem. Dessa maneira descobriremos primeiramente qual é a distância percorrida nos 15 primeiros minutos (0,25 h) de viagem, em seguida calcularemos qual tempo foi necessário para percorrer 75 km a uma velocidade de 60 km/h. Confira:

Com base no cálculo anterior, descobrimos que o veículo percorreu 25 km no primeiro trecho e que o segundo trecho durou cerca de 1,25 h (5/4 h). Desse modo a distância total percorrida e o tempo total de viagem são iguais a, respectivamente, 100 km e 1,5 h.

Com base nos cálculos feitos, descobrimos que a velocidade média do móvel é de, aproximadamente, 67 km/h, logo, a alternativa correta é a letra c.

Questão 3) (UEA 2014) Com aproximadamente 6500 km de comprimento, o Rio Amazonas disputa com o Rio Nilo o título de rio mais extenso do planeta. Suponha que uma gota de água que percorra o Rio Amazonas possua velocidade igual a 18 km/h e que essa velocidade mantenha-se constante durante todo o percurso. Nessas condições o tempo aproximado, em dias, que essa gota levaria para percorrer toda a extensão do rio é:

a) 20

b) 35

c) 25

d) 30

e) 15

Gabarito: Letra e

Resolução:

Para calcularmos o tempo, em horas, necessário para a gota de água percorrer todo o rio, devemos utilizar a fórmula da velocidade escalar média. Observe:

Depois de termos encontrado o tempo em horas, dividimos o resultado por 24, uma vez que desejamos determinar o número aproximado de dias que essa gota leva para atravessar o rio. |Dessa forma a alternativa correta é a letra e.

Por Rafael Helerbrock
Professor de Física