energia em movimentos 10º ano

Energia em movimentos

Transferências e transformações de energias em sistemas complexos.

Transferências e transformações de energias em sistemas complexos

• Representação de um sistema complexo através de um ponto material.

– Quando pretendemos estudar apenas quantidades de energia útil ou dissipada responsáveis por efeitos cinéticos, podemos representar um corpo apenas por um ponto – o centro de massa.

– Apenas se estuda movimentos de translação efectuados por corpos sólidos e indeformáveis (se um corpo se deformar a sua energia interna não pode ser desprezada).

– Quando um corpo se move nas condições anteriores, o seu movimento pode ser descrito pelo seu centro de massa – um ponto que se desloca como se possuísse massa igual à do sistema e como se todas as forças que actuam no sistema nele estivessem aplicadas.

P

N F FN

P


• Transferência de energia como trabalho

– Pretendemos deslocar um corpo sem o conseguir, por maior que seja a força que exercemos, este não se move. Para que isto aconteça existem outras forças que equilibram a nossa acção – como resultado global o corpo não se move.

– Será que realizámos trabalho?

– Em Física só há realização de trabalho quando um corpo se move devido à acção da força que se exerce.

– Consideremos as seguintes situações:

• Uma pessoa transporta uma mala às costas durante 20 km. A mala durante todo o percurso manteve-se solidária como o nosso corpo.



• Elevamos um corpo desde o chão até à nossa cabeça.

• Um halterofilista suporta sobre a sua cabeça um corpo com a massa de 200 kg.

• Análise das situações descritas:

– Situação 1 – não há realização de trabalho, pois durante todo o percurso o corpo não se move em relação a nós.

– Situação 2 – há realização de trabalho, pois o corpo move-se devido à acção que exercemos sobre ele.

– Situação 3 - por mais que o halterofilista se esforce, não realiza trabalho.



– Se uma força for perpendicular ao movimento de um corpo, não realiza trabalho

– As forças de ligação (reacção normal (suportes) ou a tensão (fios)) não realizam trabalho, apenas restringem as trajectórias dos corpos em que actuam.

• Cálculo da quantidade de energia transferida como trabalho.

– O cálculo seguinte, apenas diz respeito a forças constantes.

Sentido do movimento

F1

F2

P

Nө



– Apenas a componente da força na direcção do movimento realiza trabalho e este é tanto maior quanto maior for a componente da força na direcção do movimento.

F1

F2

P

Nө

Sentido do movimento

Componente eficaz(Componente que realiza trabalho)

Componente eficaz(Componente que realiza trabalho)

Ângulo (ângulo com a direcção

do movimento)

ө



– Cálculo do trabalho realizado por N, P, F1 e F2

cos1

1

1

FF

dFw

F

ef

ef



– Como se calcula a força eficaz.

F

Fef

cos

cos

FFF

F

ef

ef



cos2

2

2

FF

dFw

F

ef

ef



º90cos

dPw

P

�



º90cos

dNw

N



– Conclusões:

– Quando o ângulo entre a força e o deslocamento é menor do que 90º - o trabalho realizado pela força é positivo – aumento de energia – transfere energia para o sistema.

– Quando o ângulo entre a força e o deslocamento é igual a 0º - o trabalho realizado pela força é positivo – aumento de energia – transfere energia para o sistema – o trabalho realizado por F é máximo.

– Quando o ângulo entre a força e o deslocamento é igual a 90º - o trabalho realizado pela força é nulo – não há aumento de energia – cos = 0.

– Quando o ângulo entre a força e o deslocamento é >90 e < 180º - o trabalho realizado pela força é negativo – diminuição de energia – retira energia do sistema – o trabalho realizado por F é resistente.



– Exercício

Trace na sua folha, a força peso, normal e a força eficaz

- Resolução

N

P

Fef = Pt



– Exercícios

– 1. A figura mostra uma força a ser exercida sobre um bloco sobre uma mesa lisa. Para o efeito utiliza um fio, sendo a força aplicada de grandeza constante e igual a N.

Determine o trabalho realizado por essa força num percurso de 2 m.

F

3

3

30ºF

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