TRANSFERÊNCIA/TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA
Anjo Albuquerque
Transferência de energia
São precisos 2 sistemas
Transformação de energia
Ocorre no interior do
próprio sistema
Tanto as tranferências
como as transformações
de energia podem
esquematizar-se
recorrendo, por exemplo,
a diagramas de Sankey.
TRANSFERÊNCIA/TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA
Anjo Albuquerque
Sistemas
complexos
para o estudo das transferências
e/ou transformações que nele
ocorrem, é necessário considerar:
a sua energia mecânica
a sua energia interna
as variações destas energias.
O valor da energia total mantém-se constante - Lei da
conservação da energia.
O η de qualquer transferência ou transformação de
energia nunca será 100 % de acordo com a 2ª Lei da
termodinâmica
Anjo Albuquerque
SISTEMA DE PARTÍCULAS
REPOUSO/MOVIMENTO? Exemplos
QUAL O TIPO DE MOVIMENTO DA PARTÍCULA? Exemplos
Estudar o movimento do sistema equivale a estudar o
movimento de todas as partículas que o constituem?
Não. O modelo da partícula material pode ser aplicado a
um sistema mecânico que se mova com movimento de
translação, mas as variações de energia interna são
desprezáveis.
Anjo Albuquerque
NO MODELO DE PARTÍCULA MATERIAL
•A posição relativa das partículas constituintes dos sólidos
indeformáveis é constante a energia potencial interna do
sistema é constante.
•No movimento de translação, todas as partículas
constituintes destes sistemas efectuam o mesmo tipo de
movimento a velocidade de cada uma delas é igual.
•O movimento de um sistema mecânico constituído por um
sólido indeformável que se move com movimento de
translação, pode ser estudado usando um dos seus pontos -
o centro de massa (CM).
MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL
Anjo Albuquerque
CENTRO DE MASSA DE UM SISTEMA – É um ponto que
se desloca como se possuísse massa igual à do sistema
e como se todas as forças que actuam no sistema
estivessem aplicadas nesse ponto.
A utilização do CM para estudar o movimento
de determinado sistema equivale a reduzir o
sistema a uma única partícula.
MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL
Anjo Albuquerque
DETERMINAÇÃO DO CENTRO DE MASSA DE UM SISTEMA
MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL
Anjo Albuquerque
SÓ É VÁLIDO QUANDO:
•Os sistemas são sólidos em movimento de translação, isto
é, todos os pontos do sistema se movem do mesmo modo
e com a mesma velocidade.
•Não existe deformação do sistema, ou seja, a variação da
sua energia potencial interna é nula.
•As trocas de energia do sistema, sob a formade calor e
radiação, são nulas ou desprezáveis, ou seja , a variação
da energia interna dos sistema é zero ou próxima de zero.
Têm que se verificar simultaneamente estas três
situações.
MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL
Anjo Albuquerque
VÁLIDO OU NÃO VÁLIDO?
Sistemas termodinâmicos
Sistemas deformáveis
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
Duas forças constantes F1 e F2 actuam no centro de massa
de um corpo rígido. As intensidades das forças são,
respectivamente, 60 N e 30 N. O centro de massa desloca-
se 0,5 m.
Qual é a quantidade de energia transferida para o centro
de massa?
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
REPRESENTAÇÃO DE FORÇAS CONSTANTES
Anjo Albuquerque
CARACTERÍSTICAS DAS GRANDEZAS VECTORIAIS
As forças são grandezas vectoriais caracterizadas por:
As forças representam-se por segmentos de recta orientados:
Anjo Albuquerque
REPRESENTAÇÃO DE FORÇAS CONSTANTES
SEGUNDA LEI DE NEWTON
Anjo Albuquerque
F = m x a
Verifica-se experimentalmente que o aumento ou a diminuição da energia interna
do sistema é máxima quando a direcção de aplicação da força coincide com a
direcção do movimento do sistema.
A transferência de
energia é máxima.
A transferência de
energia não é máxima.
PROJECÇÃO DA FORÇA NA DIRECÇÃO DO DESLOCAMENTO
Anjo Albuquerque
Quando a direccção de aplicação de uma força num sistema não coincide com a
direcção do movimento, a transferência de energia sob a forma de trabalho será
tanto maior quanto maior for a projecção dessa força na direcção do movimento.
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
Anjo Albuquerque
A força que contribui para a alteração
da energia do sistema chama-se força
eficaz .
FÍSICAMENTE – O trabalho realizado por uma força que actua em
determinado sistema mede a quantidade de energia transferida da sua
vizinhança para o sistema ou do sistema para a sua vizinhança.
MATEMATICAMENTE – É dado pela expressão.
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
HORIZONTAL
OBLÍQUA
Existem diferentes maneiras de representar
simbolicamente o trabalho realizado por uma força: T = = W
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
Com a mesma
direcção e sentido
do deslocamento.
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
Com uma direcção que faz um
ângulo alfa, maior que zero e
menor que 90 º com a direcção
do deslocamento.
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
Com uma direcção que faz um
ângulo alfa, maior que 90 º e menor
que 180º com a direcção do
deslocamento.
Anjo Albuquerque
TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
Um corpo, cujo peso é de 1200 N, desloca-se por acção
de uma força, paralela à superfície de um plano inclinado
de 30º.
O plano inclinado tem a altura de três metros. A
velocidade do centro de massa é constante e despreza-se
o atrito.
Qual é o valor do trabalho realizado pela força?
Anjo Albuquerque
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO I.
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
II.
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
Anjo Albuquerque
Anjo Albuquerque
CONCLUSÃO
Anjo Albuquerque
SISTEMAS DE VÁRIAS FORÇAS
Num movimento de translação, o trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas é igual à soma dos trabalhos
realizados por cada uma delas.
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIO
Anjo Albuquerque
ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS CHAMAM-SE FORÇAS DISSIPATIVAS – AS FORÇAS QUE PROVOCAM A
DIMINUIÇÃO DA ENERGIA DOS SISTEMAS ONDE ACTUAM
O atrito pode ser útil ou prejudicial conforme
as diferentes situações em que actua.
Anjo Albuquerque
ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS
O curling é uma
modalidade olímpica
desde 1998. Joga-se
com pedras, de 19
Kg, feitas de granito
muito polido que
deslizam sobre uma
pista de gelo.
A distância e a
velocidade com que
as pedras deslizam é
controlada pelos
“varredores” que
usando vassouras
feitas de pêlo de
porco ou material
sintético varrem o
gelo diminuindo o
atrito.
Anjo Albuquerque
ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS
Anjo Albuquerque
FORÇAS DE ATRITO
Diminuir o atrito – aumenta a eficiência na transferência de energia para o sistema.
Para aumentar o atrito pode-se: •Aumentar a rugosidade das superfícies em contacto; •Cobrir as superfícies em contacto com materiais que provoquem mais atrito.
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIOS
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIOS
Anjo Albuquerque
EXERCÍCIOS