Trabalho
e
Energia Mecânica
Professor: FláudioColégio da Policia Militar de Goiás – Unidade Anápolis
O que é Energia?
Energia é um conceitomuito abrangente e, porisso mesmo, muitoabstrato e difícil de serdefinido com poucaspalavras de um modopreciso.
Usando apenas aexperiência do nossocotidiano, poderíamosconceituar energia como:
“ALGO QUE É CAPAZ DE ORIGINAR MUDANÇAS
NO MUNDO”
Por definição:
ENERGIA É A CAPACIDADE QUE UM
CORPO TEM DE REALIZAR TRABALHO
OU UMA AÇÃO.
A Energia relaciona-sediretamente com otrabalho. Se um sistemafísico possui energia, eleé capaz de realizartrabalho.
E o que é Trabalho?
TRABALHO:
É uma medida da Energia transferida pela aplicação de uma Força ao longo de um deslocamento.
Normalmente representado por W, do inglês work, ou pela letra grega tau .
Onde “θ” é o ânguloformado entre a força e odeslocamento sofridopelo corpo.
Energia e Trabalho tem amesma unidade de medidano Sistema Internacional deMedidas:
Joule (J)
Essa unidade é umahomenagem ao físico
britânico James PrescottJoule, físico inglês doséculo XIX.
a)
b)
c)
d)
e)
•Cos 0º = 1
•Cos 37º ~ 0,8
•Cos 90º = 0
•Cos 120º = -0,5
•Cos 180º = -1
RESPOSTAS:
•a) W = 50 J
•b) W = 40 J
•c) W = 0
•d) W = -25 J
•e) W = -50 J
TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA
A energia cinética estáassociada ao movimentorelativo dos corpos, logopodemos associá-la aotrabalho, pois este é aforça que provoca odeslocamento num corpo.
Como já sabemos calcular o trabalho de uma força constante, é possível encontrar
uma expressão matemática para a energia cinética.
Temos então:
Mas, pela segunda lei de Newton:
Temos, portanto:
W = m . a . d . 1 (1)
Usando a equação deTorricelli, que é obtidaquando eliminamos o tempodas funções horárias daposição e da velocidade noMRUV:
Podemos determinar avelocidade do bloco aofinal do deslocamento d.Como ele parte do repouso
a expressão sesimplifica:
Pode-se obter o valor do produto a . d:
Substituindo esse valor de a . d na expressão (1), obtemos:
Como a energia cinética é igual ao trabalho realizado pela
força, a sua unidade de medida também será a mesma de
trabalho, J (Joule).
TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA
O trabalho de uma força resultante émedido pela variação da energiacinética.
Energia Potencial
Observando a imagem acima podemos dizer que:
Quando um objeto demassa m está a umadeterminada altura emrelação a um nível dereferência, ele temcapacidade de realizar umtrabalho.
Esta energia associada àposição na qual o objetoestá que é denominadaenergia potencialgravitacional (Ep).
A energia potencialgravitacional (Ep) écalculada como sendo oproduto do peso do objetocom a altura que ele estáem relação a um nível dereferência:
Epg = P.h
Como P = m.g, temos:
Energia Mecânica
A energia mecânica (Emec) de um sistema é a soma da energia cinética e da
energia potencial..
Energia Mecânica = Ec+ Ep
.
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
Observe a figura:
Quando um objeto está a uma altura h, como já foi visto, ele
possui energia potencial;
À medida que está caindo,desprezando a resistênciado ar, a energia potencialgravitacional do objetoque ele possui no topo datrajetória vai setransformando em energiacinética.
E quando atinge o nívelde referência a energiapotencial é totalmentetransformada em energiacinética.
Na ausência de forçasdissipativas, a energiamecânica total do sistemase conserva, ocorrendotransformação de energiapotencial em cinética e vice-versa.
"Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se
transforma".
Lei de Lavoisier
NESTA AULA VOCÊ APRENDEU:
• O que é trabalho e como se calcula;
• O que é energia cinética;• O que é energia pontencial
gravitacional;• O que é energia mecânica e
conservação de energia mecânica.