Grandezas Físicas e Velocidade Média

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1.C)
Por ser uma ciência experimental, a física trabalha com experimentos que exigem medidas; e normalmente usamos números para descrevê-las. Qualquer número usado para expressar quantitativamente um fenômeno físico é chamado de grandeza física (ex.: duas grandezas muito usadas são peso e altura). Algumas grandezas físicas são tão fundamentais que podemos defini-las somente descrevendo como elas são medidas. 
As variações ocorridas numa grandeza são expressas em termos de unidades, que nada mais são do que um padrão utilizado para efeito de comparação das modificações numa grandeza, tornando possível a sua medição. Assim, quando medimos uma grandeza, sempre a comparamos com um padrão de referência, ou seja, a unidade, que é o padrão que escolhemos para realizar as medidas que desejamos.
Na física trabalhamos com 7 grandezas fundamentais e suas respectivas unidades:
	GRANDEZA FÍSICA
	UNIDADE FÍSICA
	SÍMBOLO
	Comprimento
	metro
	m
	Massa
	quilograma
	Kg
	Tempo
	segundo
	s
	Corrente Elétrica
	ampère
	A
	Temperatura
	kelvin
	K
	Quantidade de Substância
	mol
	mol
	Intensidade Luminosa
	candela
	cd
Adaptado do "The Internacional System of Unit (SI)", National Bureal of Standards Special.
A partir das grandezas fundamentais, das leis físicas e dos teoremas da Física, podemos definir outras grandezas físicas, conhecidas como grandezas físicas derivadas, e suas correspondentes unidades, as unidades derivadas.
	GRANDEZA FÍSICA
	UNIDADE FÍSICA
	SÍMBOLO
	Velocidade
	metro/segundo
	m/s
	Aceleração
	metro/segundo ao quadrado
	m/s2
	Força
	Quilograma x metro/segundo ao quadrado
	N (Newton)
	Pressão
	newton/metro ao quadrado
	Pa (Pascal)
	Campo Elétrico
	Newton/Coulomb
	N/C
3) Teórica:
 A rapidez média é uma grandeza física que relaciona a distância percorrida por um corpo com o tempo que este demorou para percorrer uma distância. O cálculo da Rapidez Média permite obter a distância média percorrida em cada unidade de tempo. Pode ser expressa pela fórmula:
A Unidade de Sistema Internacional (S.I.) para a Rapidez média é o metro por segundo (m/s). Devemos por isso utilizar nos nossos cálculos o valor da distância em metros (m) e o do tempo em segundos (s).
Considerando-se um eixo de coordenadas X,Y no qual uma partícula se movimenta com velocidade sobre o eixo em um tempo, indo das posições P1 para P2: O deslocamento dessa partícula é um vetor que aponta de P1 para P2. A velocidade média de movimento dessa partícula pode ser quantificado pela variação, em metros, das posições divido pela variação de tempo, em segundos, , necessário para a partícula se mover. Em outras palavras: Velocidade média é o espaço percorrido dividido pelo tempo consumido durante o movimento:
Sua unidade no S.I. é o m/s.
Por exemplo, se um corpo atravessa 20m em 1s, sua velocidade média é Outro exemplo, uma distância de 60m completada em 4s corresponde à velocidade média de s. Como último exemplo, a velocidade média de um caminho de 144km coberto em 2 horas é .
Para obter uma análise detalhada do movimento, é necessário saber a posição em cada instante específico de tempo. Começando pela análise temporal, a variação do tempo em um instante específico é nula. Se a variação temporal é zero, um corpo não tem tempo de percorrer distância alguma. A velocidade média em um instante específico seria a divisão de zero (espaço percorrido) por zero (tempo consumido). Matematicamente, a divisão de zero por zero é indeterminada. A conclusão é que não existe uma velocidade média para um instante específico de tempo.
A solução para o problema da instantaneidade data do séc. XVII. De forma independente, o inglês Isaac Newton (1642-1727) e o alemão Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) criaram o cálculo diferencial. Através deste cálculo, é possível atribuir uma velocidade à cada instante de tempo sem a divisão de zero por zero. A velocidade em cada instante é denominada “velocidade instantânea”. Por exemplo, a afirmação de que um corpo tem velocidade de no instante t=2s não significa que ele percorreu 20m em 1s, mas que ele tem essa velocidade no instante específico de t=2s.
A velocidade média de uma partícula durante um intervalo de tempo não pode nos informar nem o módulo, nem o sentido do movimento em cada instante do intervalo de tempo. Para tanto, precisamos definir a velocidade em um instante ou em um ponto específico ao longo da trajetória, e chamamos essa velocidade de velocidade instantânea.
Considerando a mesma partícula em movimento acima, imaginemos que o ponto P2 se aproxime do ponto P1 continuamente e calculamos a velocidade média nesses deslocamentos e intervalos de tempo cada vez menores. As variações de posição e tempo tornam-se pequenos, mas a razão entre eles não, aproximando-se de um limite. A velocidade instantânea, portanto, pode ser definida como o limite da velocidade média quando esse intervalo de tempo tende a zero; e é igual à taxa de variação da posição em relação ao tempo:
Essa notação é chamada de derivada, logo podemos dizer que a velocidade instantânea de uma partícula é a derivada da sua posição em relação ao tempo.
Se um corpo tem uma velocidade instantânea em cada instante, sua velocidade pode variar no tempo. A divisão da variação de velocidade instantânea pelo tempo consumido é denominada aceleração média. Por exemplo, se um corpo aumentou de velocidade de 3m/s para 9m/s (variação de velocidade de 9m/s-3m/s=6m/s) em 2s, sua aceleração média foi de Já uma variação de velocidade de 80m/s em 4s corresponde a uma aceleração média de . Enfim, um corpo que acelerou do repouso até 72km/h em 10s tem uma aceleração de 
Assim, a aceleração média é uma grandeza vetorial expressa por:
Sua unidade no S.I. é o m/s2.
Da mesma forma como definimos a velocidade instantânea, podemos definir a aceleração instantânea. Imaginando novamente uma partícula se movendo de P1 para P2 com uma aceleração média, e o ponto P2 se aproxima continuamente do ponto P1, de modo que a aceleração média seja calculada em intervalos de tempo cada vez menores. A aceleração instantânea é o limite da aceleração média quando o intervalo de tempo tende a zero; e é igual à taxa de variação (derivada) da velocidade com o tempo, expressa por:
REFERÊNCIAS:
YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física I: Mecânica; tradução Sonia Midori Yamamoto; 12 ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008. p. 4, 35-39.
Grandezas Físicas. Disponível em: <http://www2.anhembi.br/html/ead01/fisica/lu02/lo1/index.htm>. Acesso 21 maio 2016.
Rapidez média de um movimento. Disponível em: <http://www.aulas-fisica-quimica.com/7f_08.html>. Acesso 21 maio 2016.