ENERGIA - Uma nova teoria

O que é ENERGIA ?

Quais são as coisas e fenômenos relacionados a Quais são as coisas e fenômenos relacionados a trabalho e energia?trabalho e energia?

A energia é algo com que convivemos constantemente. Para nos mantermos vivos, precisamos nos alimentar e, para isso, extrair a energia dos alimentos. Historicamente, o homem se encontra em uma busca constante por formas de energia. A queda das águas para gerar energia elétrica, a queima de combustíveis para a geração de movimento e mais um enorme número de exemplos.

Desses todos, é importante observar que em nenhum deles ocorreu criação de energia, mas sim a sua transformação. Um caso clássico que pode ser citado é o de uma usina hidrelétrica, onde ocorre a transformação da energia mecânica em energia elétrica.

Vamos estudar as formas de energia que são usadas na mecânica, como o trabalho e as energias cinética, potencial e mecânica.

No nosso curso, um sistema possui ENERGIA quando, de alguma forma, puder MOVIMENTAR "coisas".

A energia não se cria nem se destrói, mas apenas se transforma de um tipo em outro, em quantidades iguais.

Estes homens estão realizando trabalho?

O conceito científico de trabalho nem sempre coincide com o que se pensa vulgarmente sobre trabalho (geralmente tido como “qualquer esforço do corpo ou da mente”).

Para medir a quantidade de energia transferida de um corpo para outro vamos introduzir o conceito de Trabalho em física.

Trabalho, em física, é a relação de uma força e um deslocamento.

Para se colocar algum objeto em movimento, é necessária a aplicação de uma força e, simultaneamente, uma transformação de energia. Quando há a aplicação de uma força e um deslocamento do ponto de aplicação dessa força, pode-se dizer que houve uma realização de trabalho.

Note que, para realizar-se um trabalho, existe a necessidade de um deslocamento. Caso algum objeto esteja sob a ação de uma força, mas em repouso, não haverá a realização de trabalho. As forças que atuam sobre uma pessoa parada segurando uma mala não realizam trabalho pois não há deslocamento do ponto de aplicação dessas forças.

Considere um objeto que está submetido a uma força "F" e, devido a essa força, esse objeto sofre um deslocamento "d" , como se vê abaixo:

1o Caso: a "F" tem a mesma direção e sentido do deslocamento "d" .

Então o trabalho será igual ao produto da força pelo deslocamento.

Em Física, trabalho é normalmente representado por W (do inglês work) ou mais usadamente a letra grega tau ( ).

2o Caso: a "F" não tem a mesma direção e sentido do deslocamento "d" .

Então o trabalho será igual a F.d.cos Ɵ .

Trabalho( ) de uma força constante.Se uma força constante atua em uma partícula, produzindo um deslocamento , o trabalho realizado por essa força é dado por: = F.d.cos Ɵ

F = módulo da força aplicada ao corpo; d = módulo do deslocamento; Ɵ = ângulo entre F e d.

Importante: o trabalho de uma força perpendicular ao deslocamento é sempre nulo.

Dependendo do valor de Ɵ, o trabalho de uma força pode ser: a) Positivo (trabalho motor) A força atua no sentido do deslocamento(Ɵ = 0o; cos 0o = 1): o trabalho é máximo.

b) Negativo (trabalho resistente) A força atua em oposição ao sentido do deslocamento (Ɵ = 180o; cos 180o = -1) : o trabalho é negativo.

c) Nulo A força é perpendicular ao sentido do deslocamento do corpo (Ɵ = 90o; cos 90o = 0).

Unidade de trabalho (SI) O joule: trabalho realizado por uma força de 1 newton, ao deslocar um corpo por 1 metro (1J = 1N . 1m).

Como a Física define trabalho?

Uma força qualquer atua sobre uma partícula provocando um deslocamento.

O trabalho é uma grandeza escalar e no sistema SI sua unidade é o Joule.O trabalho é geralmente representado pela letra W, às vezes ele é

representado pela letra grega .

Trabalho de uma força constante Trabalho de uma força constante no sentido do deslocamento.no sentido do deslocamento.

Caso Caso particularparticular

Neste caso, o trabalho pode ser escrito como:Neste caso, o trabalho pode ser escrito como:W = FdW = Fd

Trabalho de uma força constante Trabalho de uma força constante no sentido contrário ao no sentido contrário ao

deslocamento.deslocamento.

Caso Caso particularparticular

Neste caso, o trabalho pode ser escrito como:Neste caso, o trabalho pode ser escrito como:W = - FdW = - Fd

Força

Deslocamento

Trabalho de uma força constante Trabalho de uma força constante perpendicular ao sentido do perpendicular ao sentido do

deslocamento.deslocamento.

Caso Caso particularparticular

Neste caso, o trabalho é nulo.Neste caso, o trabalho é nulo.W = 0W = 0

Deslocamento

Fo

rça

O TRABALHO PODE SER:

Positivo

A força atua no sentido do deslocamento, ou tem uma componente no sentido do deslocamento( <90°, cos >0)

Negativo

A força atua em oposição ao sentido do deslocamento.(>90°, cos < 0)

NuloA força é perpendicular ao sentido do deslocamento do corpo, = 90º; cos 90º = 0.

Exercícios pagina 131Problemas Propostos 269, 271

Trabalho da Força PesoUma força que merece uma atenção especial, ao realizar trabalho, é a Força da Gravidade. Considere um corpo que é abandonado de certa altura. Durante o movimento de queda temos um deslocamento para baixo e uma força, a gravidade, que também é direcionada para baixo. Sabemos que, se há uma força e um deslocamento do ponto de aplicação, haverá a realização de trabalho. Nesse caso o trabalho será determinado pelo produto da força da gravidade pela altura de queda do objeto:

Trabalho da Força Peso

Exercícios pagina 133Problemas Propostos 278, 280 e 279