Conversor de Velocidade
Do Passo de Caminhada à Velocidade da Luz: Dominando a Rapidez e a Velocidade
Um mapa claro das unidades de rapidez no transporte rodoviário, aviação, navegação náutica, ciência e voos espaciais. Aprenda como o Mach funciona, como converter com confiança e quando cada unidade é a melhor.
Fundamentos da Rapidez
Distância sobre Tempo
A rapidez quantifica a rapidez com que a posição muda: v = distância/tempo.
A velocidade inclui direção; o uso quotidiano diz muitas vezes "rapidez".
- Base do SI: m/s
- Exibição popular: km/h, mph
- Nós no mar e na aviação
Mach e Regimes
O Mach compara a rapidez com a velocidade local do som (varia com a temperatura/altitude).
Os regimes de voo (subsónico → hipersónico) guiam o design e o desempenho das aeronaves.
- Subsónico: Ma < 0.8
- Transónico: ≈ 0.8–1.2
- Supersónico: > 1.2; Hipersónico: > 5
Convenções Náuticas
A navegação utiliza a milha náutica (1.852 m) e o nó (1 nmi/h).
As distâncias e as rapidezes alinham-se com a latitude/longitude para a cartografia.
- 1 nó = 1.852 km/h
- A milha náutica está ligada à geometria da Terra
- Os nós são padrão no domínio marítimo e na aviação
- Converta através de m/s para clareza e precisão
- O Mach depende da temperatura/altitude (velocidade local do som)
- Use nós no mar/no ar; mph ou km/h nas estradas
Porque o Mach Muda
Temperatura e Altitude
O Mach usa a velocidade local do som, 'a', que depende da temperatura do ar.
A uma altitude mais elevada (ar mais frio), 'a' é mais baixa, pelo que a mesma rapidez em m/s é um Mach mais alto.
- Nível do mar (≈15°C): a ≈ 340 m/s
- 11 km (−56,5°C): a ≈ 295 m/s
- A mesma velocidade verdadeira no ar → Mach mais alto em altitude
Regra Geral
Mach = TAS / a. Especifique sempre as condições ao citar o Mach.
- TAS: velocidade verdadeira no ar
- a: velocidade local do som (depende da temperatura)
Referência Rápida
Sinais de Trânsito Comuns
Limites de velocidade típicos (varia por país):
- Urbano: 30–60 km/h (20–40 mph)
- Rural: 80–100 km/h (50–62 mph)
- Autoestrada: 100–130 km/h (62–81 mph)
Velocidade no Ar vs. Velocidade no Solo
O vento altera a velocidade no solo, mas não a velocidade indicada no ar.
- O vento de frente diminui a GS; o vento de cauda aumenta a GS
- A IAS é usada para o desempenho da aeronave
- Os nós (kt) são comuns nos relatórios
Onde Cada Unidade se Encaixa
Estrada e Transportes
Os sinais de trânsito usam km/h (a maioria dos países) ou mph (EUA/Reino Unido).
- O km/h domina a nível global
- O mph é comum nos EUA/Reino Unido
- O m/s é preferido na engenharia
Aviação
Os pilotos usam nós e Mach; a velocidade no solo pode ser em kt ou km/h.
- Velocidade indicada no ar vs. velocidade verdadeira no ar
- Mach para grande altitude
- kt é a unidade de relatório padrão
Marítimo
A navegação marítima usa nós para a rapidez e milhas náuticas para a distância.
- 1 nó = 1 nmi/h
- As correntes e o vento afetam a velocidade sobre o solo
Ciência e Espaço
A física e os voos espaciais usam m/s; os valores de referência incluem a velocidade do som e a velocidade da luz.
- c = 299.792.458 m/s
- As velocidades orbitais variam com a altitude
- Regimes supersónicos/hipersónicos
Regimes de Rapidez (Ar, Aprox. ao Nível do Mar)
| Regime | Intervalo de Mach | Contexto típico |
|---|---|---|
| Subsónico | < 0,8 | Aviões de linha, cruzeiro de aviação geral (economia) |
| Transónico | ≈ 0,8 – 1,2 | Região de aumento da resistência; jatos subsónicos de alta velocidade |
| Supersónico | > 1,2 | Concorde, caças supersónicos |
| Hipersónico | > 5 | Veículos de reentrada, naves experimentais |
Aplicações Rodoviárias e de Transportes
A medição da rapidez automóvel equilibra os requisitos legais, a segurança e os testes de desempenho em diferentes padrões regionais.
- **Limites de velocidade globais:** Urbano 30–60 km/h (20–37 mph); autoestradas 80–130 km/h (50–81 mph); a Autobahn da Alemanha tem troços sem restrições
- **Padrões de desempenho:** A aceleração 0–100 km/h (0–60 mph) é o padrão da indústria; os supercarros alcançam-no em menos de 3 segundos
- **Aplicação da lei de velocidade:** Os radares de velocidade medem a rapidez usando o desvio de Doppler; a precisão típica é de ±2 km/h (±1 mph)
- **Velocímetros de GPS:** Mais precisos que os velocímetros mecânicos (que podem indicar 5–10% a mais por margens de segurança)
- **Circuitos de corrida:** Os carros de F1 atingem 370 km/h (230 mph); as velocidades máximas são limitadas por compromissos entre a resistência e a força descendente
- **Veículos elétricos:** O binário instantâneo permite uma aceleração 0–100 km/h mais rápida do que veículos de combustão interna comparáveis, apesar de muitas vezes terem velocidades máximas mais baixas
Aplicações em Aviação e Aeroespacial
A medição da rapidez de uma aeronave distingue entre a velocidade indicada no ar (IAS), a velocidade verdadeira no ar (TAS) e a velocidade no solo (GS) — críticas para a segurança e a navegação.
- **IAS (Velocidade Indicada no Ar):** O que o piloto vê; baseada na pressão dinâmica. Usada para os limites de desempenho da aeronave (velocidade de perda, velocidade máxima)
- **TAS (Velocidade Verdadeira no Ar):** A rapidez real através da massa de ar; mais alta que a IAS em altitude devido à menor densidade do ar. TAS = IAS × √(ρ₀/ρ)
- **Velocidade no Solo (GS):** A rapidez sobre o solo; TAS ± vento. O vento de cauda aumenta a GS; o vento de frente diminui-a. Crítica para a navegação e o planeamento de combustível
- **Número de Mach:** O desempenho da aeronave muda drasticamente perto de Ma = 1 (região transónica); formam-se ondas de choque, a resistência aumenta acentuadamente
- **Cruzeiro de avião de linha:** Tipicamente Ma 0,78–0,85 (eficiência de combustível ótima); equivale a ≈850–900 km/h (530–560 mph) na altitude de cruzeiro
- **Jatos militares:** Velocidade máxima do F-15 Ma 2,5+ (2.655 km/h / 1.650 mph); o SR-71 Blackbird detinha o recorde de Ma 3,3 (3.540 km/h / 2.200 mph)
- **Velocidades de reentrada:** O Vaivém Espacial entrava na atmosfera a Ma 25 (8.000 m/s, 28.000 km/h, 17.500 mph) — o aquecimento extremo requer proteção térmica
Navegação Marítima e Náutica
A medição da rapidez marítima utiliza nós e milhas náuticas — unidades ligadas diretamente à geometria da Terra para uma navegação fluida em cartas.
- **Porquê milhas náuticas?** 1 milha náutica = 1 minuto de latitude = 1.852 metros exatamente (por acordo internacional de 1929). Torna o traçado em cartas intuitivo
- **Origem dos nós:** Os marinheiros usavam uma 'linha de barquinha' com nós atados em intervalos regulares. A contagem de nós que passavam pela popa num tempo fixo = rapidez em nós
- **Velocidades dos navios:** Os navios porta-contentores navegam a 20–25 nós (37–46 km/h); os navios de cruzeiro a 18–22 nós; o navio de passageiros mais rápido (SS United States) atingiu 38,32 nós (71 km/h)
- **Efeitos das correntes:** A Corrente do Golfo flui a 2–5 nós para leste; os navios utilizam ou evitam as correntes para poupar combustível e tempo
- **Navegação estimada:** Navegar acompanhando a rapidez e o rumo ao longo do tempo. A precisão depende da medição precisa da rapidez e da compensação das correntes
- **Rapidez através da água vs. rapidez sobre o solo:** O GPS dá a rapidez sobre o solo; a barquinha mede a rapidez através da água. A diferença revela a força/direção da corrente
Aplicações Científicas e de Física
As medições científicas usam m/s e velocidades de referência que definem regimes físicos — do movimento molecular às velocidades cósmicas.
- **Velocidade do som (ar, 20°C):** 343 m/s (1.235 km/h, 767 mph). Varia com √T; aumenta ~0,6 m/s por °C. Usada para definir o número de Mach
- **Velocidade do som (água):** ≈1.480 m/s (5.330 km/h) — 4,3 vezes mais rápida que no ar. O sonar e a deteção de submarinos baseiam-se nisto
- **Velocidade do som (aço):** ≈5.960 m/s (21.460 km/h) — 17 vezes mais rápida que no ar. Os testes por ultrassons usam-na para a deteção de falhas
- **Velocidade de escape (Terra):** 11,2 km/s (40.320 km/h, 25.000 mph) — velocidade mínima para escapar à gravidade da Terra sem propulsão
- **Velocidade orbital (LEO):** ≈7,8 km/s (28.000 km/h, 17.500 mph) — velocidade orbital da ISS; equilibra a gravidade com a força centrífuga
- **Rotação da Terra:** O equador move-se a 465 m/s (1.674 km/h, 1.040 mph) para leste; usada por foguetes lançados para leste para um aumento de velocidade
- **Velocidade da luz (c):** 299.792.458 m/s exatamente (por definição). Limite de velocidade universal; nada com massa pode atingir c. A dilatação do tempo ocorre a velocidades relativísticas (>0,1c)
- **Aceleradores de partículas:** O Grande Colisionador de Hadrões acelera protões a 0,9999999c (≈299.792.455 m/s) — a energia aumenta drasticamente perto de c
Unidades de Rapidez Históricas e Culturais
- **Furlong por quinzena:** Unidade humorística = 1 furlong (⅓ de milha) por 14 dias ≈ 0,000166 m/s (0,6 m/h). Usada em piadas de física e nas obras de Douglas Adams
- **Légua por hora:** Velocidade de viagem medieval; 1 légua ≈ 3 milhas (4,8 km), pelo que 1 légua/h ≈ 1,3 m/s (4,8 km/h) — ritmo típico de caminhada. Aparece nos romances de Júlio Verne
- **Passo romano (passus):** A milha romana = 1.000 passos (≈1,48 km). As legiões em marcha cobriam 20–30 milhas romanas/dia (30–45 km/dia, ≈1,5 m/s em média)
- **Versta por hora (russo):** 1 versta = 1,0668 km; usada na Rússia do século XIX. As velocidades dos comboios eram citadas em verstas/hora (referências em Guerra e Paz)
- **Li por dia (chinês):** O li tradicional chinês ≈ 0,5 km; as viagens de longa distância eram medidas em li/dia. Caravanas da Rota da Seda: 30–50 li/dia (15–25 km/dia)
- **Nó do Almirantado (pré-1954):** Definição britânica de 6.080 pés/h = 1,85318 km/h (vs. moderno 1,852 km/h). A pequena diferença causava erros de navegação; foi normalizado em 1954
Como as Conversões Funcionam
- m/s × 3,6 → km/h; m/s × 2,23694 → mph
- Arredonde de forma sensata para os relatórios de estrada/aviação
- Use algarismos significativos para o trabalho científico
Conversões Comuns
| De | Para | Fator | Exemplo |
|---|---|---|---|
| km/h | m/s | × 0,27778 (÷ 3,6) | 90 km/h = 25 m/s |
| m/s | km/h | × 3,6 | 20 m/s = 72 km/h |
| mph | km/h | × 1,60934 | 60 mph ≈ 96,56 km/h |
| km/h | mph | × 0,621371 | 100 km/h ≈ 62,14 mph |
| nó | km/h | × 1,852 | 20 nós ≈ 37,04 km/h |
| ft/s | m/s | × 0,3048 | 100 ft/s ≈ 30,48 m/s |
Exemplos Rápidos
Padrões de Referência Quotidianos
| Coisa | Rapidez típica | Notas |
|---|---|---|
| Caminhada | 4–6 km/h (1,1–1,7 m/s) | Ritmo casual |
| Corrida | 10–15 km/h (2,8–4,2 m/s) | Recreativa |
| Ciclismo (cidade) | 15–25 km/h | Deslocação |
| Trânsito na cidade | 20–40 km/h | Hora de ponta |
| Autoestrada | 90–130 km/h | Por país |
| Comboio de alta velocidade | 250–320 km/h | Linhas modernas |
| Avião de linha (cruzeiro) | 800–900 km/h | Ma ≈ 0,78–0,85 |
| Chita (sprint) | 80–120 km/h | Explosões curtas |
Factos Incríveis sobre a Rapidez
0–100 vs. 0–60
A aceleração dos carros é citada como 0–100 km/h ou 0–60 mph — são quase o mesmo ponto de referência.
Porquê nós?
Os nós vieram da contagem de nós numa corda ao longo do tempo — um velocímetro primitivo dos marinheiros.
O som muda
A velocidade do som não é constante — diminui em ar mais frio, pelo que o Mach muda com a altitude.
Relâmpago vs. velocidade da luz
O traço líder de um relâmpago viaja a ~75.000 m/s (270.000 km/h) — impressionantemente rápido! Mas a luz ainda é 4.000 vezes mais rápida a 300.000 km/s. É por isso que se vê o relâmpago antes de se ouvir o trovão: a luz chega quase instantaneamente, o som demora ~3 segundos por quilómetro.
Furlongs por quinzena
Uma unidade humorística adorada pelos físicos: 1 furlong (660 pés) por quinzena (14 dias) = 0,000166 m/s = 0,6 m/hora. A esta rapidez, percorreria 1 metro em 100 minutos. Perfeito para medir a deriva continental (que se move a ≈1–10 cm/ano)!
A Terra gira mais rápido que o som
O equador da Terra roda a 465 m/s (1.674 km/h, 1.040 mph) — mais rápido que a velocidade do som! As pessoas no equador estão a mover-se através do espaço a velocidades supersónicas sem o sentirem. É por isso que os foguetes são lançados para leste: um impulso de velocidade gratuito de 465 m/s!
Os satélites GPS voam rápido
Os satélites GPS orbitam a ≈3.900 m/s (14.000 km/h, 8.700 mph). A esta rapidez, a relatividade de Einstein importa: os seus relógios correm 7 microssegundos/dia MAIS LENTAMENTE (dilatação do tempo por velocidade) mas 45 µs/dia MAIS RAPIDAMENTE (dilatação do tempo gravitacional num campo mais fraco). Líquido: +38 µs/dia — são necessárias correções para um posicionamento preciso!
Sonda Solar Parker: O Objeto Humano Mais Rápido
A Sonda Solar Parker atingiu 163 km/s (586.800 km/h, 364.600 mph) durante a sua passagem mais próxima do Sol em 2024 — suficientemente rápido para voar de Nova Iorque para Tóquio em menos de 1 minuto! Isso é 0,05% da velocidade da luz. Atingirá 200 km/s (720.000 km/h) em passagens futuras.
Recordes e Extremos
| Recorde | Rapidez | Notas |
|---|---|---|
| Humano mais rápido (Usain Bolt 100m) | ≈ 44,7 km/h (12,4 m/s) | Velocidade de pico durante o sprint |
| Recorde mundial de velocidade em terra (ThrustSSC) | > 1.227 km/h | Carro supersónico (1997) |
| Comboio mais rápido (teste) | 603 km/h | JR Maglev (Japão) |
| Aeronave mais rápida (tripulada) | > 3.500 km/h | X‑15 (avião-foguete) |
| Nave espacial mais rápida (Sonda Solar Parker) | > 600.000 km/h | Passagem pelo periélio |
Uma Breve História da Medição da Rapidez
- Século XVIIA linha de barquinha com nós era usada no mar para estimar a rapidez
- Século XXOs velocímetros dos automóveis tornam-se comuns
- 1947Primeiro voo supersónico (Bell X‑1)
- 1969Primeiro voo do Concorde (avião de linha supersónico)
- 1997O ThrustSSC quebra a barreira do som em terra
Dicas Profissionais
- Escolha a unidade para o seu público: km/h ou mph para estradas; nós para ar/mar; m/s para ciência
- Converta através de m/s para evitar o desvio de arredondamento
- Cite o Mach com contexto (altitude/temperatura)
- Arredonde razoavelmente para facilitar a leitura (ex., 96,56 → 97 km/h)
Catálogo de Unidades
Métrico (SI)
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| quilómetro por hora | km/h | 0.277778 | Sinais de trânsito e especificações de veículos. |
| metro por segundo | m/s | 1 | Unidade base do SI para a rapidez; ideal para cálculo. |
| centímetro por segundo | cm/s | 0.01 | Fluxos lentos e configurações de laboratório. |
| quilómetro por segundo | km/s | 1,000 | Escalas orbitais/astronómicas. |
| micrómetro por segundo | µm/s | 0.000001 | Movimento à microescala (µm/s). |
| milímetro por segundo | mm/s | 0.001 | Movimento de precisão e atuadores. |
Imperial / US
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| pé por segundo | ft/s | 0.3048 | Balística, desportos, engenharia. |
| milha por hora | mph | 0.44704 | Estradas dos EUA/Reino Unido; automóvel. |
| pé por hora | ft/h | 0.0000846667 | Deriva/sedimentação muito lenta. |
| pé por minuto | ft/min | 0.00508 | Elevadores, transportadores. |
| polegada por minuto | in/min | 0.000423333 | Taxas de alimentação na fabricação. |
| polegada por segundo | in/s | 0.0254 | Maquinagem, pequenos mecanismos. |
| jarda por hora | yd/h | 0.000254 | Movimento muito lento. |
| jarda por minuto | yd/min | 0.01524 | Transportadores de baixa velocidade. |
| jarda por segundo | yd/s | 0.9144 | Cronometragem de atletismo; histórico. |
Náutico
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| nó | kn | 0.514444 | 1 nmi/h; padrão marítimo e de aviação. |
| nó de almirantado | adm kn | 0.514773 | Definição histórica do nó no Reino Unido. |
| milha náutica por hora | nmi/h | 0.514444 | Expressão formal de nó. |
| milha náutica por segundo | nmi/s | 1,852 | Extremamente rápido (contextos teóricos). |
Científico / Physics
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| Mach (nível do mar) | Ma | 340.29 | Mach (conv. ao nível do mar ≈ 340,29 m/s). |
| velocidade da luz | c | 3.00e+8 | Velocidade da luz no vácuo. |
| velocidade orbital da Terra | v⊕ | 29,780 | Velocidade orbital da Terra à volta do Sol ≈ 29,78 km/s. |
| primeira velocidade cósmica | v₁ | 7,900 | Primeira velocidade cósmica (orbital LEO) ≈ 7,9 km/s. |
| Mach (estratosfera) | Ma strat | 295.046 | Mach (estratosfera a ~11 km de altitude, −56,5°C). |
| velocidade da Via Láctea | v MW | 552,000 | Movimento da Via Láctea ≈ 552 km/s (quadro CMB). |
| segunda velocidade cósmica | v₂ | 11,200 | Segunda velocidade cósmica (escape da Terra) ≈ 11,2 km/s. |
| velocidade do sistema solar | v☉ | 220,000 | Movimento do sistema solar ≈ 220 km/s (galáctico). |
| velocidade (balística) | v | 1 | Marcador de posição para a rapidez balística (sem unidade). |
| velocidade do som no ar | sound | 343 | Velocidade do som no ar ≈ 343 m/s (20°C). |
| velocidade do som no aço | sound steel | 5,960 | Som no aço ≈ 5.960 m/s. |
| velocidade do som na água | sound H₂O | 1,481 | Som na água ≈ 1.481 m/s (20°C). |
| terceira velocidade cósmica | v₃ | 16,700 | Terceira velocidade cósmica (escape solar) ≈ 16,7 km/s. |
Aeroespacial
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| quilómetro por minuto | km/min | 16.6667 | Aviação/foguetaria de alta velocidade. |
| Mach (alta altitude) | Ma HA | 295.046 | Mach em grande altitude (menor a). |
| milha por minuto | mi/min | 26.8224 | Relatórios de aeronaves de alta velocidade. |
| milha por segundo | mi/s | 1,609.34 | Velocidades extremas (meteoros, foguetes). |
Histórico / Cultural
| Unidade | Símbolo | Metros por segundo | Notas |
|---|---|---|---|
| furlong por quinzena | fur/fn | 0.00016631 | Unidade humorística; ≈ 0,0001663 m/s. |
| légua por hora | lea/h | 1.34112 | Uso na literatura histórica. |
| légua por minuto | lea/min | 80.4672 | Referência histórica de alta velocidade. |
| passo romano por hora | pace/h | 0.000411111 | Passo romano/hora; histórico. |
| versta por hora | verst/h | 0.296111 | Unidade histórica russa/europeia. |
Perguntas Frequentes
Mach vs. nós vs. mph — qual devo usar?
Use nós em aviação/marítimo. Use km/h ou mph nas estradas. Use Mach para os envelopes de voo de grande altitude/alta velocidade.
Porque o Mach não tem um único valor em m/s?
O Mach é relativo à velocidade local do som, que depende da temperatura e da altitude. Mostramos aproximações ao nível do mar onde é útil.
O m/s é melhor que o km/h ou o mph?
Para os cálculos, sim (base do SI). Para a comunicação, o km/h ou o mph são mais legíveis dependendo do público e da localidade.
Como converto km/h para mph?
Multiplique por 0,621371 (ou divida por 1,60934). Exemplo: 100 km/h × 0,621 = 62,1 mph. Regra rápida: divida por 1,6.
Qual é a diferença entre rapidez e velocidade?
A rapidez é apenas a magnitude (quão rápido). A velocidade inclui a direção (vetor). No uso quotidiano, 'rapidez' é comum para ambos os conceitos.
Porque os navios e os aviões usam nós?
Os nós (milhas náuticas por hora) alinham-se com os graus de latitude/longitude nas cartas. 1 milha náutica = 1 minuto de latitude = 1.852 metros.
Qual é a velocidade do som?
Aproximadamente 343 m/s (1.235 km/h, 767 mph) ao nível do mar e a 20°C. Varia com a temperatura e a altitude.
O que é Mach 1?
Mach 1 é a velocidade do som nas condições locais do ar. Ao nível do mar (15°C), Mach 1 ≈ 1.225 km/h (761 mph, 340 m/s).
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