Neste artigo, discutiremos o que é velocidade zero, como e quando ela entra no cenário com alguns exemplos.
Um objeto que está fixo em um ponto, ou em um corpo rígido e não se desloca com o tempo, então a velocidade de um objeto é zero.
O que é Velocidade Zero?
A velocidade do objeto é definida como uma mudança em sua posição ao longo do tempo.
Quando não há deslocamento do objeto, a velocidade do objeto é chamada de velocidade zero.
O gráfico a seguir mostra a relação entre deslocamento v/s tempo para velocidade zero.
O gráfico acima mostra uma linha reta paralela ao eixo x, que diz que a posição do objeto é a mesma para todos os tempos; a posição do objeto não muda. Isso implica que o objeto está em repouso, o que significa que a velocidade do objeto é nula.
Quando é Velocidade Zero?
O objeto tem velocidade zero quando não se desloca com o tempo.
A velocidade do objeto é zero quando não há deslocamento do objeto. A posição do objeto entre dois intervalos de tempo diferentes permanece a mesma.
A velocidade é dada pela relação v=(Δx/Δt)=(x2-x1)/(t2-t1)
Para que a velocidade seja zero = x2-x1; que se entende que a posição do objeto permanece a mesma. Portanto,
v=(x2-x1)/(t2-t1) = 0
Problema: Um bloco de massa 'm' foi deslocado a uma distância de 300m e chega ao ponto A às 12.05h12.20. Constatou-se que às 300hXNUMX o bloco estava presente na mesma posição, ou seja, a XNUMX metros da posição original. Encontre a velocidade do bloco.
Dado: x1=300,x2=300, t1=12.05, t2= 12.20
Portanto, a velocidade do bloco é zero.
Exemplo de velocidade zero
Objetos em repouso, têm velocidade nula. Por exemplo, uma bola acelerada para, um carro sobe o morro e um motorista estaciona o carro ali, um coco caiu no chão, um pássaro pousado nos galhos de uma árvore, uma pedra parada na beira da montanha, etc.
Os objetos que não são móveis também são exemplos de velocidade zero. Exemplos são árvores, montanhas, mesas, prédios, cadeiras, freezers, etc.
O que é Velocidade de Grupo Zero?
Um grupo sugere a combinação de duas ou mais velocidades. A velocidade do objeto é considerada como uma forma de onda quando está viajando, portanto, chamada de velocidade da onda.
Duas ou mais ondas viajando em um grupo se modulam em uma única onda. Quando a velocidade de grupo é zero, as ondas diminuem em uma velocidade de fase que viaja como uma única onda, também quando viaja através de um nó ou desaparece.
Considere uma onda se propagando na direção x, e então a função de onda associada à onda é
Onde A é um amplitude de uma onda
ω é uma frequência angular que é dada pela relação ω=2πt=2πf
k é um número de onda, dado por k=2πλ
λ é um comprimento de onda
f é uma frequência
Quando uma única onda se propaga de um meio, a velocidade dessa onda é chamada de velocidade de fase e é definida como a razão entre a frequência angular da onda e o número de onda, dado pela equação
Vfase=ω/k
Isso é igual ao número de vibrações vistas em dois pontos diferentes no comprimento do caminho da onda.
Quando duas ou mais ondas se sobrepõem e são moduladas em um único padrão de onda com a mesma velocidade, a velocidade resultante em uma combinação de todas as ondas que formam um grupo é chamada de velocidade de grupo.
Portanto, é derivada de todas as velocidades de fase de ondas individuais, dadas pela relação
Vgrupo=dω/dk
Quando a velocidade do grupo é zero?
A velocidade de grupo é zero nos nós de uma frequência modulada e quando se sobrepõe a outra onda.
Quando duas ondas de mesma frequência interferem uma na outra na direção oposta, a velocidade de grupo se torna zero.
O único comprimento de onda de mesma frequência e amplitude interfere na onda do grupo e se propaga na direção oposta à onda do grupo com a mesma velocidade de fase, então a velocidade do grupo das ondas desaparece e então se funde em uma única onda portadora.
Leia mais sobre Velocidade do Grupo.
Velocidade instantânea zero
A velocidade instantânea é expressa como o deslocamento do objeto que ocorreu em um intervalo de tempo muito pequeno ao longo de sua trajetória.
A velocidade central instantânea é zero para a massa no centro do objeto que está viajando junto com o objeto se movendo a uma certa velocidade.
A velocidade instantânea é dada pela fórmula
- Onde Δt é um pequeno intervalo de tempo
- Vi é a velocidade instantânea
- x é um deslocamento
- t é um tempo
Se um objeto acelerando na direção x, de repente cai verticalmente na direção y negativa, então o deslocamento do objeto será zero e, portanto, a velocidade instantânea será zero.
Quando a velocidade instantânea é zero?
A velocidade instantânea será zero se houver um movimento rápido sem aceleração em um curto vão.
Se o corpo está em movimento, mas uma parte dele está rigidamente conectada a um certo ponto de outro objeto, então a velocidade instantânea desse objeto é zero naquele ponto.
Alguns exemplos de velocidade instantânea zero são um objeto girando, pulando a corda com duas pontas da corda fixadas na mão, uma mulher fazendo um bambolê onde o bambolê está em movimento enquanto a posição de uma mulher é constante, portanto, a velocidade de uma mulher é nula, um ponto feito pelo pneu do veículo preso à estrada, a velocidade instantânea nesse ponto é zero, escada com pinça, bússola e divisor, e há vários outros exemplos.
Velocidade horizontal zero
Quando o objeto está em movimento de projétil, nos deparamos com a velocidade horizontal e vertical do objeto. Quando o objeto não se move paralelamente ao solo, temos velocidade horizontal zero.
O movimento do projétil do objeto é mostrado no gráfico abaixo
O eixo y representa o movimento vertical do objeto e o eixo x representa o deslocamento horizontal. A velocidade vertical é dada pela função Sin enquanto a velocidade horizontal é dada pela função Cosseno. Quando o objeto atinge a posição mais alta em seu vôo, neste ponto ele converteu todas as suas energia cinética em potencial energia e se move paralelamente à superfície e a velocidade vertical do objeto é nula. O objeto está por mais tempo no ar neste momento.
Quando a velocidade horizontal é zero?
Se não há deslocamento horizontal de um objeto a velocidade horizontal será igual a zero.
Para uma velocidade horizontal ser zero, o objeto não deve estar em um movimento de projétil que é um movimento bidimensional, o objeto deve ser direcionado na direção do eixo y.
Vamos demonstrar a velocidade horizontal zero com um gráfico 2-D.
Considere um voo do objeto de massa 'm' na direção vertical a partir de um ponto fixo na superfície horizontal. Considere o eixo x como uma superfície horizontal e o eixo y perpendicular ao eixo x.
Esta posição do objeto no eixo horizontal permanece fixa antes e depois do voo do objeto. O objeto se move verticalmente para cima devido à energia cinética, converte toda a energia cinética em energia potencial e retorna ao solo verticalmente para baixo sem acelerar em uma direção paralela à superfície.
Uma vez que não há mudança na posição do objeto mesmo após o voo; a velocidade horizontal do objeto é zero. Ao contrário, há um deslocamento vertical do objeto que aumenta e diminui com o tempo. Assim, o objeto está associado tanto a aspectos positivos quanto a velocidade negativa e aceleração.
Velocidade Zero e Aceleração Positiva
A velocidade do objeto é zero se não houver deslocamento, e teremos aceleração positiva quando houver uma mudança na velocidade e na direção do movimento do objeto.
Portanto, se a direção do movimento do objeto mudar com frequência, a velocidade resultante será zero e a aceleração estará presente.
O objeto desacelerando chegará a um repouso onde sua velocidade se tornará zero e então se moverá com o aceleração positiva invertendo a direção do movimento anterior. Daqui em diante, podemos ter aceleração positiva com velocidade zero do objeto.
Movimento de velocidade uniforme zero
Diz-se que o objeto tem velocidade uniforme zero quando não há mudança em seu movimento em relação ao tempo e não tem direção.
É semelhante à velocidade relativa, onde a velocidade do objeto parece ser constante para um observador se movendo na mesma velocidade e direção.
É quando o objeto é fixado ao corpo rígido e não se desloca com o tempo e continua no estado de repouso. A velocidade de tal objeto é zero.
Considere uma laje retangular movendo-se sobre uma superfície horizontal lisa. Uma articulação em forma de rosca é fixada em uma laje retangular que se move junto com a laje.
À medida que a laje retangular se desloca de uma posição para outra, a posição do articulado permanece fixa na laje. Portanto, a velocidade da articulação é zero.
Velocidade Relativa Zero
Se os dois objetos estiverem viajando na mesma velocidade e na mesma direção, a velocidade relativa de cada um em relação ao outro será zero. Isto é representado como a velocidade relativa zero.
Se dois ou mais objetos estão viajando na mesma direção, sua velocidade se cancela e se os objetos estão se movendo na direção oposta um do outro, então seu relativo será a soma da velocidade de ambos os objetos.
Sejam as velocidades de dois objetos diferentes VA e VB. Se esses objetos estão se movendo na mesma direção, então seus velocidade relativa é V= VA – VB; e se esses objetos estão se movendo na direção oposta, então sua velocidade relativa se tornará V= VA – (-VB)= VA + VB.
A seguir está um gráfico de posição-tempo para dois objetos que se movem com velocidade e direção iguais com o tempo.
Uma vez que ambos os objetos estão se movendo na mesma direção, velocidade relativa é a diferença vetorial das velocidades de ambos os objetos. Como ambos os objetos estão se movendo com a mesma velocidade, a velocidade relativa do objeto um em relação ao outro será zero.
Considere dois carros, Carro A e Carro B, movendo-se na mesma pista e com a mesma velocidade. Um motorista do carro A pode ver um carro B se movendo junto com seu carro e a velocidade do carro B em relação ao carro A é zero. O mesmo acontece quando um piloto do carro B olha de seu ponto de referência. Portanto, a velocidade relativa de ambos os carros em relação um ao outro é zero.
Problema: Considere dois amigos caminhando no parque com uma velocidade de 1.5 m/s. Um homem que está correndo a uma velocidade de 2 m/s no parque em um círculo cruza as meninas em um certo ponto. O que é velocidade relativa de uma menina em relação uma à outra e a de um homem?
Dado: Velocidade de ambas as meninas VG= 1.5m / s
A velocidade de um homem VM= 2m / s
A direção do movimento de ambas as meninas na mesma direção e velocidade é igual.
V = VG-VG=1.5m/s – 1.5m/s=0
Portanto, a velocidade relativa das meninas em relação umas às outras é zero.
Um homem também está se movendo na mesma direção, mas com velocidade desigual. Portanto, a velocidade relativa de um homem com a das meninas é
V = VG-VM=1.5 m/s – 2 m/s= -0.5 m/s.
Portanto, o velocidade relativa de meninas em relação a um homem é -0.5 m/s, o que é negativo. Ao contrário, a velocidade relativa de um homem em relação às meninas é de 0.5 m/s.
Leia mais sobre Velocidade negativa e aceleração zero: como, quando, exemplo e problemas.
Perguntas Frequentes
Q1. Encontre a velocidade instantânea do objeto em movimento planar se o deslocamento do objeto é dado pela relação 2t3+2t+3 no tempo t= 5 segundos.
Dado: A posição do objeto x =2t3+2t+3
A velocidade instantânea do objeto é dada por
A velocidade instantânea do objeto é 152 m/s.
Q2. Um objeto percorre uma distância de 6 metros em 2 segundos e depois inverte sua direção e se move novamente 6 metros em 2 segundos. Em seguida, calcule o deslocamento e a velocidade do objeto.
O objeto percorre 6 m em 2s, então a velocidade inicial do objeto é
v1=x/t=6/2=3m/s
Então o objeto inverte sua direção e percorre a mesma distância em igual intervalo de tempo, portanto, a velocidade final é
v2=x/t=-6/2=-3m/s
aqui o deslocamento é negativo porque a direção do movimento de um objeto é na direção oposta.
Portanto, a velocidade resultante é
V=v2+v1=-3+3=0
Como a velocidade resultante do objeto é zero, o deslocamento do objeto é nulo.
Q3. Uma bola é lançada ao ar sobe verticalmente a uma distância de 10 metros e retorna para baixo no mesmo plano após 10 segundos. Meça a velocidade vertical e horizontal da bola.
O tempo de voo é de 10 segundos e a distância percorrida pela bola em 10 segundos é de 20 metros. Portanto, a velocidade da bola é
v=x/t=20/10=2m/s
Como não há movimento de um objeto na direção horizontal; a velocidade horizontal do objeto é zero.
VH=0
Um objeto de forma redonda está se movendo em uma superfície semi-arco de 40 cm de comprimento em 2 segundos. Em que ponto a velocidade instantânea do objeto será vista?
A velocidade instantânea será observada ao longo do caminho do movimento.
Bem, a velocidade do objeto será máxima enquanto acelera até um ponto médio na superfície do semi-arco.
O trampolim é um exemplo de velocidade horizontal zero?
Um trampolim pode ser um exemplo de velocidade horizontal zero.
O movimento do corpo é na direção vertical. O corpo é lançado para cima e depois retorna para baixo no mesmo plano vertical e não há velocidade horizontal e a direção atingida pelo corpo.
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Olá, sou Akshita Mapari. Eu fiz M.Sc. em Física. Trabalhei em projetos como Modelagem numérica de ventos e ondas durante ciclones, Física de brinquedos e máquinas mecanizadas de emoção em parque de diversões baseado na Mecânica Clássica. Fiz um curso de Arduino e realizei alguns miniprojetos no Arduino UNO. Gosto sempre de explorar novas zonas no campo da ciência. Pessoalmente, acredito que o aprendizado é mais entusiasmado quando aprendido com criatividade. Além disso, gosto de ler, viajar, dedilhar violão, identificar rochas e estratos, fotografar e jogar xadrez.
