Física · 8.ª–12.ª classe
Como calcular a velocidade média?
Resposta curta
Velocidade média = deslocamento ÷ intervalo de tempo (vm = Δx / Δt). Quando só interessa a distância total percorrida, fala-se em rapidez média. Exemplo: 150 km em 2 h → 150 ÷ 2 = 75 km/h.
Fórmula e significado de cada termo
Velocidade média
vm = Δx / Δt = (xf − xi) / (tf − ti)
- vm — velocidade média. Unidade no SI: m/s; também se usa km/h.
- Δx — deslocamento: posição final menos posição inicial (xf − xi). Tem sentido: pode ser positivo ou negativo.
- Δt — intervalo de tempo: instante final menos instante inicial (tf − ti).
Velocidade média ou rapidez média?
| Velocidade média | Rapidez média | |
|---|---|---|
| Usa | deslocamento (em linha reta, do ponto inicial ao final) | distância total percorrida |
| É | vetor (tem sentido; pode ser negativa) | escalar (sempre positiva) |
| Numa volta completa | zero (volta ao ponto de partida) | distância da volta ÷ tempo |
Em muitos exercícios do ensino secundário o movimento é numa reta e sempre no mesmo sentido; nesse caso o deslocamento é igual à distância e os dois valores coincidem.
Quando se aplica
Calcula-se a velocidade média quando se conhece quanto se andou e quanto tempo demorou, sem interessar se a velocidade variou pelo caminho: paragens, subidas e travagens ficam todas "diluídas" no resultado. Para saber a velocidade num instante preciso usa-se outro conceito, a velocidade instantânea (o que marca o velocímetro).
Passo a passo
- Identifique o deslocamento Δx (ou a distância total) e o intervalo de tempo Δt.
- Uniformize as unidades: ou tudo em m e s (resultado em m/s) ou em km e h (resultado em km/h).
- Calcule Δt se só tiver as horas de partida e de chegada: Δt = tf − ti, incluindo as paragens.
- Divida: vm = Δx ÷ Δt.
- Escreva a unidade e, se for velocidade (e não rapidez), o sentido.
- Verifique se o valor é razoável (por exemplo, um carro em estrada raramente passa de 120 km/h) e se está entre a menor e a maior velocidade do percurso.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Cálculo direto
Enunciado: Um carro percorre 150 km em 2 h. Qual é a velocidade média?
Resolução:
- Δx = 150 km; Δt = 2 h.
- vm = 150 ÷ 2 = 75.
Resposta: 75 km/h. Verificação: 75 km/h × 2 h = 150 km.
Exemplo 2 — Com conversão de unidades
Enunciado: Um atleta corre 600 m em 2 min 30 s. Calcule a velocidade média em m/s e em km/h.
Resolução:
- Converta o tempo para segundos: 2 min 30 s = 2 × 60 + 30 = 150 s.
- vm = 600 ÷ 150 = 4 m/s.
- Em km/h: 4 × 3,6 = 14,4 km/h.
Resposta: 4 m/s, ou seja, 14,4 km/h.
Exemplo 3 — Ida e volta
Enunciado: Um autocarro vai de A para B (60 km) a 60 km/h e regressa de B para A a 30 km/h. Qual é a rapidez média em toda a viagem? E a velocidade média?
Resolução:
- Ida: 60 km a 60 km/h demora 60 ÷ 60 = 1 h.
- Volta: 60 km a 30 km/h demora 60 ÷ 30 = 2 h.
- Distância total = 60 + 60 = 120 km; tempo total = 1 + 2 = 3 h.
- Rapidez média = 120 ÷ 3 = 40 km/h.
- A velocidade média usa o deslocamento: o autocarro volta ao ponto de partida, logo Δx = 0 e vm = 0.
Resposta: rapidez média 40 km/h (e não 45 km/h, a média aritmética das duas velocidades); velocidade média 0.
Exemplo 4 — Nível de exame: deslocamento negativo
Enunciado: Um corpo move-se numa reta e passa da posição xi = 40 m para xf = 10 m em 5 s. Calcule a velocidade média.
Resolução:
- Δx = xf − xi = 10 − 40 = −30 m.
- Δt = 5 s.
- vm = −30 ÷ 5 = −6 m/s.
Resposta: −6 m/s: tem módulo 6 m/s e o sinal negativo indica movimento no sentido contrário ao do eixo escolhido.
Erros frequentes no cálculo
- Fazer a média aritmética das velocidades. Só se pode fazer se os tempos forem iguais; no Exemplo 3, (60 + 30) ÷ 2 = 45 km/h está errado.
- Não converter as unidades: dividir metros por horas, ou km por minutos, sem converter.
- Esquecer as paragens no cálculo de Δt: o tempo da viagem inclui o tempo parado.
- Confundir deslocamento com distância percorrida. Numa volta completa o deslocamento é zero.
- Ignorar o sinal e o sentido quando o enunciado dá posições em eixo.
- Esquecer a unidade ou escrever km/h quando os dados estavam em m e s.
Exercícios propostos
1Exercício 1
Um comboio percorre 240 km em 3 h. Calcule a velocidade média.
Ver solução
vm = 240 ÷ 3 = 80 km/h.
2Exercício 2
Um aluno caminha 900 m em 3 minutos. Calcule a velocidade média em m/s e em km/h.
Ver dica
Converta 3 minutos em segundos.
Ver solução
3 min = 180 s. vm = 900 ÷ 180 = 5 m/s = 5 × 3,6 = 18 km/h.
3Exercício 3
Um atleta corre 400 m em 50 s. Calcule a velocidade média em m/s e em km/h.
Ver solução
vm = 400 ÷ 50 = 8 m/s = 8 × 3,6 = 28,8 km/h.
4Exercício 4
Um automóvel percorre 90 km a 45 km/h e, de seguida, mais 90 km a 90 km/h. Qual é a rapidez média em todo o percurso?
Ver dica
Calcule o tempo de cada parte e some.
Ver solução
Primeiro troço: 90 ÷ 45 = 2 h. Segundo: 90 ÷ 90 = 1 h. Total: 180 km em 3 h → 60 km/h (e não 67,5 km/h, a média aritmética).
5Exercício 5
Um atleta dá uma volta completa a uma pista de 400 m em 80 s. Calcule a rapidez média e a velocidade média.
Ver solução
Rapidez média = 400 ÷ 80 = 5 m/s. Velocidade média: volta ao ponto de partida, deslocamento = 0, logo 0 m/s.
6Exercício 6
Um carro mantém a velocidade média de 60 km/h. Quanto tempo demora a percorrer 150 km?
Ver solução
Δt = Δx ÷ vm = 150 ÷ 60 = 2,5 h = 2 h 30 min.
Perguntas frequentes
Qual é a fórmula para calcular a velocidade média?
vm = Δx ÷ Δt, isto é, (posição final − posição inicial) ÷ (tempo final − tempo inicial). Se só se conhecer a distância total d e o tempo t, a rapidez média é d ÷ t.
Como verificar se o resultado está correto?
Multiplique o resultado pelo tempo: tem de dar o deslocamento (75 km/h × 2 h = 150 km). Confirme também as unidades e se o valor é razoável para a situação.
Que erros se cometem ao calcular a velocidade média?
Os mais comuns são tirar a média aritmética das velocidades, esquecer as conversões de unidades e confundir deslocamento com distância. Veja "Erros frequentes".
Qual é a diferença entre velocidade média e velocidade instantânea?
A média resume todo o percurso (Δx ÷ Δt). A instantânea é a velocidade num instante preciso, a que o velocímetro mostra.
Resumo
- vm = Δx ÷ Δt; unidade SI: m/s (também km/h).
- Δx é o deslocamento (posição final − inicial); Δt é o intervalo de tempo.
- Rapidez média = distância total ÷ tempo; velocidade média usa o deslocamento e tem sinal.
- Não se tira a média aritmética de velocidades quando os tempos são diferentes.
- Uniformize as unidades e verifique multiplicando vm × Δt.
Onde aprofundar
- O manual de Física da sua classe e o programa oficial (INIDE / Ministério da Educação de Angola) — confirme a edição em vigor.
- O Sistema Internacional de Unidades, descrito pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM).
- O manual aberto OpenStax Physics (em inglês), capítulo de cinemática, para mais exercícios.
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