O que é a velocidade tangencial?

  • Compartilhar Isso
Elle James

A velocidade tangencial é a componente do movimento ao longo da borda de uma circunferência, medida em qualquer instante arbitrário. A velocidade tangencial descreve o movimento de um objeto ao longo da borda dessa circunferência, cuja direção em qualquer ponto da circunferência é sempre ao longo da tangente a esse ponto.

A velocidade tangencial é medida em qualquer ponto tangente a uma roda em rotação. Assim, a velocidade angular, ω, está relacionada com a velocidade tangencial, V t através da fórmula: V t = A velocidade tangencial é a componente do movimento ao longo da aresta de uma circunferência, medida em qualquer instante arbitrário. Como o nome sugere, a velocidade tangencial descreve o movimento de um objeto ao longo da aresta dessa circunferência, cuja direção, em qualquer ponto da circunferência, é sempre ao longo da tangente a esse ponto.

Saltar de um autocarro em movimento é perigoso e, por isso, a decisão consciente de o fazer evoca uma sensação de emoção. Saltar da borda de um carrossel rodopiante é a versão para crianças de 9 anos, a não ser que se tenha um irmão que voluntariamente nos dê um pontapé do tipo "Isto é uma festa" e nos faça voar para o esquecimento.

Para além de me desviar habitualmente do que é importante e de partilhar desnecessariamente o que considero serem os meus traumas que mudaram a minha vida, também possuía mais de algo conhecido como velocidade tangencial Então é disso que trata este artigo!

O que é uma tangente?

Uma tangente é simplesmente uma reta que toca uma função apenas num único ponto. O termo função É utilizada para definir qualquer curva não linear e representa uma equação - uma relação entre as coordenadas "x" e "y" num gráfico bidimensional.

Por exemplo, considere a curva com que estamos mais familiarizados - o bom e velho círculo. Um círculo é definido pela equação Isto significa que, para um raio constante 'r', valores específicos de 'x' e 'y' traçam um arco esplêndido que, como o final de um jogo de Cobra encontra o seu próprio fim.

Visualização do traçado de uma circunferência centrada na origem.

No entanto, para simplificar, considerei propositadamente uma equação que descreve uma circunferência ortodoxa cujo centro se situa na origem - o ponto de referência ou as coordenadas (0,0), e em que 'r', o raio, é a distância da origem ao bordo dessa circunferência.

Como o nome sugere, a velocidade tangencial descreve o movimento de um objeto ao longo da borda dessa circunferência, cuja direção em qualquer ponto da circunferência é sempre ao longo da tangente a esse ponto. No entanto, o conceito não se restringe apenas ao movimento circular uniforme; também se aplica a todos os movimento não linear Se um objeto se desloca do ponto A para o ponto B através de uma curva não linear, então as setas vermelhas representam a velocidade tangencial em vários pontos desta trajetória.

Para já, vamos limitar-nos ao círculo.

Leia também: Como você pode calcular o ângulo entre dois vetores?

A fórmula da velocidade tangencial

Em primeiro lugar, calculamos o deslocamento angular, 'q', que é a razão entre o comprimento do arco 's' que um objeto traça nesta circunferência e o seu raio 'r'. É a porção angular sob a sombra do arco, entre as duas linhas que partem do centro e se ligam às suas extremidades. É medido em radianos.

A taxa de variação do deslocamento angular de um objeto é designada por velocidade angular. É denotada por "w" e a sua unidade padrão é radianos/segundo (rad/s). É diferente da velocidade linear, uma vez que apenas trata de objectos que se movem num movimento circular. Basicamente, mede a taxa a que o deslocamento angular é varrido.

Derivação da velocidade linear ou tangencial num movimento circular uniforme.

A componente linear da velocidade angular é conhecida como velocidade linear, que é a taxa de variação da velocidade angular de um objeto linear O deslocamento linear é o arco 's' citado acima - o comprimento do arco. A taxa de variação do produto do raio 'r' e do deslocamento angular 'q' é a velocidade linear do objeto. O raio é excluído da operação, uma vez que é uma constante. Percebemos que a velocidade é o produto da velocidade angular do objeto e o raio do círculo que ele traça.

A velocidade linear de um objeto movendo-se num círculo, medida num instante arbitrário, é a sua própria velocidade tangencial!

Outra forma de definir a velocidade linear é em termos de período de tempo. Se o período de tempo é o tempo necessário para um objeto dar uma volta à circunferência, então a velocidade a que o faz é "s/t" (distância/tempo).

Relação entre a velocidade linear ou tangencial "v" e o período de tempo "T".

O recíproco de 'T' é conhecido como frequência e é denotado por 'f'. Este é o número de ciclos alcançados por segundo. O produto de 2pf é conhecido como frequência angular e é denotado por 'w', o que nos ajuda a chegar ao resultado derivado anteriormente.

Leia também: Como encontrar o raio do círculo?

O produto cruzado

É imperativo saber que a velocidade tangencial é um vetor, ou seja, tem tamanho e direção. Os vectores são indicados por uma seta acima do seu símbolo padrão. Embora a sua direção mude continuamente, o seu valor total permanece o mesmo. Cada vetor é uma cruz ou o produto vetorial de dois vectores, que é a multiplicação das suas magnitudes e o seno do ângulo entre eles.O vetor resultante tem uma direção perpendicular a ambos os vectores envolvidos.

Porque é que o valor da velocidade tangencial é indiferente à sua mudança contínua de direção & velocidades tangenciais com a mesma magnitude mas direcções diferentes em arestas arbitrárias de uma circunferência.

Os dois vectores cujo produto é necessário são o raio "r" e a velocidade angular "w". A regra da mão direita diz que se segurarmos o eixo com o nosso mão direita e rodar os dedos na direção de movimento do corpo em rotação, então o polegar apontará no sentido direção do velocidade angular, implica claramente que e são perpendiculares entre si. E como o seno de 90 é 1, o vetor perpendicular resultante destas quantidades em qualquer ponto sobre o círculo permanecerá sempre o mesmo.

É interessante notar que os objectos dentro ou sobre a circunferência têm a mesma velocidade angular, mas velocidades tangenciais diferentes, o que se deve à sua dependência do raio, como é evidente na sua fórmula.

Porque é que os objectos adquirem maiores velocidades lineares à medida que se afastam do centro de uma circunferência.

Importância da velocidade tangencial

A velocidade tangencial pode ser observada em muitos casos, incluindo qualquer movimento não linear, como o salto abrupto de um baloiço ou o desvio de um satélite ou da própria Terra da sua órbita circular. O movimento circular de um satélite ou da nossa Terra ocorre numa oculto zona onde a força centrípeta que o puxa para dentro é compensada pela velocidade linear que o empurra para a frente.

A Terra a fazer zoom no espaço devido à sua velocidade linear ou tangencial.

No entanto, quando a Terra ou o Sol desaparecem subitamente, quebramos o nosso ciclo e somos instantaneamente atirados para o espaço devido à nossa velocidade linear. O movimento traça uma linha reta através de um ponto no espaço e no tempo que marca o instante imediato em que a força da gravidade desapareceu - uma tangente.

Leia também: O que é a velocidade orbital?

Elle James é uma entusiasta e escritora apaixonada pela ciência, cujo fascínio pelos mistérios do universo a leva a explorar e compartilhar conhecimento por meio de seu blog. Com formação em física e amor por todas as coisas científicas, os escritos de Elle mergulham em uma ampla variedade de tópicos, incluindo astronomia, química, biologia e ciências ambientais. Seu blog combina pesquisa completa com um estilo de escrita amigável, tornando conceitos complexos acessíveis a leitores de todas as origens. A dedicação de Elle em promover a alfabetização científica e despertar a curiosidade em seu público alimenta seu desejo de inspirar outras pessoas a apreciar e se envolver com as maravilhas do mundo natural. Através de sua narrativa cativante e estilo envolvente, Elle pretende despertar um sentimento de admiração e admiração em seus leitores, ao mesmo tempo em que enfatiza a importância da compreensão científica em nossa vida cotidiana.