Exercício - Composição de velocidades de mesma direção.

Sabemos que a velocidade de um objeto é sempre relativa a um referencial. Portanto, a medida da velocidade de um objeto varia de acordo com o observador. Em certas situações a velocidade que ele mede é a composição de duas ou mais velocidades. 

Imagine um barco navegando num rio. A velocidade do barco que o piloto mede olhando o velocímetro é a mesma quando medida por um observador na margem do rio?

Para responder essa questão vamos utilizar o conceito matemático de adição de dois vetores que você pode recordar como se faz consultando este link , para a adição de dois vetores de mesma direção e sentido; e este outro link, para a adição de dois vetores de mesma direção e sentidos opostos.

Abra a animação. Clique em "click to begim..".  Aberta a animação você verá  um barco num rio. Na parte inferior temos três controles. Do lado esquerdo temos o cursor de "River velocity" para controlar a velocidade da correnteza, medida em relação à margem ( seta vermelha). No centro temos o cursor "Boat velocity" que controla a velocidade do barco, medida em relação à agua (seta azul). 

Do lado direito temos o cursor "Theta" que controla o ângulo de inclinação do barco. Note as setas. Elas representam a soma vetorial, ou a composição das velocidades. A seta preta representa a velocidade do barco medida da margem que estamos procurando. Clique em "start" para acionar a animação.

Coloque "Theta" em 0 deg. Ajuste a velocidade do barco em 10 m/s e a da correnteza em 5 m/s. A velocidade do barco em relação à margem, a seta preta, será a soma vetorial dos dois vetores de mesma direção e sentido: 15 m/s. O barco desce o rio.

Abra a animação.  Coloque "Theta" em 180 deg. Agora você tem dois vetores de igual direção e sentidos opostos. A soma vetorial das velocidades dá 5 m/s. O barco sobe o rio.

Vamos repetir o processo. Desta vez inverta a situação, isto é, faça a velocidade do barco de 5 m/s e a da correnteza a 10 m/s. A soma vetorial dá -5 m/s, isto é, o barco desce o rio de ré.

Com isto podemos responder  à pergunta feita no início do texto: Não, as medidas da velocidades não são as mesmas. O que o observador na margem do rio mede é a composição de duas velocidades, isto é, a velocidade do barco medida em relação à agua somada  a velocidade da correnteza.

Animação produzida por: B. Surendranath Reddy em General Physics Applets.