Fsica - Fora e Energia

Aula 1

Curso: Engenharia

Professor: Srgio Aranha

Seo 1 Trabalho e energia cintica - teorema trabalho-energia

Seo 2 Aplicaes do Trabalho e da Energia Cintica

Seo 3 Energia Potencial e Conservao da Energia

Seo 4 Aplicaes da Energia Potencial e Conservao da Energia

Seo 5 Avaliao N1.

Seo 6 Sistema de Partculas e quantidade de movimento. Colises.

Seo 7 Aplicaes de Quantidade de Movimento e Colises

Selo 8 Avaliao N2

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER J. Fundamentos de fsica. v.

01. So Paulo: LTC, 2006.

TIPLER, Paul A.; Fsica para cientistas e engenheiros. Vol. 01. So Paulo: LTC, 2004..

SERWAY, R A. Fisica 1 para cientistas e engenheiros com fsica moderna :

mecnica e gravitao. 3. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1996.

Ementa e Bibliografia

Se

o 1

Avaliao

Fin

al (U

2)

N1

Se

o 2

Se

o 4

Se

o 6

Se

o 8

+ A

va

l

Revis

o

Co

mp

lem

en

ta

o

Co

nte

d

o

U1

Se

o 3

Estudo Dirigido Estudo Dirigido Estudo Dirigido

20%

20% 40%

Se

o 5

+ A

val

Mdia Aritmtica

20%

Se

o 7

N2

Sistema de Avaliaes

Horrio de entrada 19:00h e sada 22:30 h (Noturno) / 7:50 e

sada 11:30 (Matutino), com tolerncia de 10 minutos.

Sadas antecipadas automaticamente implicar em 2 faltas.

Chegada aps a tolerncia tambm acarretar em faltas.

Uso de Celulares e aparelhos eletrnicos/sonoros so

expressamente proibidos.

Entrega da Lista de Exerccios/ Atividades dever ser feita nos

prazos (Plano de Ensino), na devidas salas (em horrio de

aula) e nos padres:

capa com nome completo, RA, turma, turno e disciplina;

resoluo clara;

destacar a resposta do referido problema;

Contrato Pedaggico

No haver prova substitutiva, isto , fora da data / fora da

respectiva turma.

Durante as avaliaes:

Qualquer espcie de ato ilcito, atos que desabonem a moral e

aos bons costumes;

no ser permitida a sada durante as avaliaes;

durante as avaliao a permanncia, contato, toque, ou outro

tipo de relao com o objeto, ser considerado ATO ILCITO

(Cola) .

No sero aceitas atividades fora do prazo (s);

25% de Faltas (13 faltas, contando com as 10 faltas do Estudo

Dirigido)

Contrato Pedaggico

continuao

Avaliao individual N1: aplicada na 5 semana de aula, individual

com o valor de 10 pontos. Contedos das aulas 1, 2, 3 e 4.

Avaliao individual N2: aplicada na 8 semana de aula, individual

com o valor de 10 pontos. Contedos das aulas 6 e 7.

Avaliao individual U2: Avaliao individual com 16 testes na 10

semana. Contedos das aulas 1 8.

Contrato Pedaggico

Avaliaes:

Lista de exerccios de estudo dirigido ED1: entregue na 8

semana de aula e vale 3 pontos e 3 presenas de estudo

dirigido.

Lista de exerccios de estudo dirigido ED2: entregue na 8

semana de aula e vale 3 pontos e 3 presenas de estudo

dirigido.

Lista de exerccios de estudo dirigido ED3: entregue na 8

semana de aula e vale 4 pontos e 4 presenas de estudo

dirigido.

A nota final do ED ser a soma das notas ED1 + ED2 + ED3

**** Regras validas apenas para aulas do

Professor Srgio Aranha

Contrato Pedaggico

Avaliaes:

REGRAS PARA ENTREGA DO ESTUDO DIRIGIDO

- Data mxima para entrega: 1 aula da oitava semana.

- A entrega do ED individual.

- No tem segunda chamada de ED.

- No ser aceito ED aps esta data. (1 aula da 8 semana)

- No ser aceito ED sem a capa padro.

- Deve ser feito em papel sulfite, branco A4, grampeado na capa.

- Pode ser feito a lpis com a resposta a caneta.

- O ED dever ser entregue direto para o Professor, no devendo

ser postado no sistema.

- A apresentao do ED parte integrante da nota e pode chegar

a perda de 50% da nota dependendo do caso. (letra legvel,

exerccios completos, sem rasuras, grficos feitos com rgua, e

legendas...)

Contrato Pedaggico

Trabalho

No vocabulrio de nosso cotidiano, a palavra

trabalho tem uma variedade de significados, talvez

o sentido mais comum seja o de ofcio, ocupao,tarefa,empreendimento,obra, esforo humano ou resultado de uma ao resultado do esforo tendo em vista um objetivo.

Introduo

Trabalho em fsica, est relacionado com essa

segunda ao da fora, isto , a que produz

movimento ou, mais especificamente,

deslocamento ou mudana de posio.

Portanto, na fsica, o significado do trabalho

bastante particular e restrito: a mera ao da

fora sobre o corpo, no define o trabalho, a

menos que a fora aplicada produza mudana de

posio do objeto, podendo esta fora ser

constante ou varivel.

Introduo continuao

Unidades de Trabalho

Unidade de Trabalho

Uma vez conceituada a grandeza trabalho, como sendo o

produto da fora pelo deslocamento de um corpo, no Sistema

Internacional de Unidades a fora dada em Newton (N) e o

deslocamento em metros (m), o trabalho fica (N.m) que recebe

o nome de Joules (J) em homenagem a James Prescott Joule.

Assim :

A unidade do trabalho no sistema internacional joule (J), e no

sistema de CGS erg.

1 J = 1 N*m 1 erg = 1 dyn*cm 1 J = 107 erg

Unidades de Trabalho

James Prescott Joule, um industrial ingls nascido

24 de dezembro de 1818, dedicava-se fsica como

passatempo. Obcecado pelas experincias bem

feitas e pelas medidas precisas, realizou uma srie

de observaes sobre o calor e seus efeitos.

E foi no decorrer dessas

pesquisas que estabeleceu

o princpio da conservao

da energia, em bases mais

slidas.

continuao

Fonte: Wikipedia

Trabalho ( W ou T)

Movimento em uma dimenso com fora

constante:

Podemos definir trabalho como a capacidade de produzir

energia. Se uma fora executou um trabalho W sobre um

corpo ele aumentou a energia desse corpo de W . Essa

definio, algumas vezes parece no estar de acordo

com o nosso entendimento cotidiano de trabalho.

No dia-a-dia consideramos trabalho tudo aquilo que nos

provoca cansao. Na Fsica se usa um conceito mais

especfico.

O trabalho realizado por uma fora constante

definido como o produto do deslocamento sofrido

pelo corpo, vezes a componente da fora na

direo desse deslocamento.

Trabalho ( W ou T)

W = F d

d d

W = Fd cos = F . d

F F

continuao

Exemplo 1

Calcular o trabalho de uma fora constante de 12N, cujo ponto

de aplicao se translada 7 metros, se os ngulos entre a

aplicao da fora e o deslocamento so: 0 , 60 , 90 , 135 ,

180.

A B

A B

A B

A B

A B

W = 12 * cos0 * 7 = 84 J

W = 12 * cos60 * 7 = 42 J

W = 12 * cos90 * 7 = 0 J

W = 12 * cos135 * 7 = -42 J

W = 12 * cos180 * 7 = -84 J

Concluso:

Se a fora e o deslocamento tem o mesmo sentido, o trabalho positivo

Se a fora e o deslocamento tem sentidos contrrios, o trabalho negativo

Se a fora perpendicular ao deslocamento, o trabalho nulo.

A B

A B

A B

A B

A B

W = 12 * cos0 * 7 = 84 J

W = 12 * cos60 * 7 = 42 J

W = 12 * cos90 * 7 = 0 J

W = 12 * cos135 * 7 = -42 J

W = 12 * cos180 * 7 = -84 J

Energia Cintica

Energia

A energia uma das partes fundamentais do Universo. Por

isso, um dos conceitos mais importantes em toda a fsica.

Intuitivamente, a energia significa alguma coisa que possui o

potencial ou a capacidade de causar mudanas, assim

dizemos que usamos a energia para realizar trabalho.

Mas ela faz mais que isso: ilumina a cidade durante a noite,

movimenta os veculos,cozinha nossa comida, aquece nossas

casas no inverno, toca a msica que ouvimos em CD, MP3 ou

iPod, permite-nos ouvir a propagao de uma emissora de

rdio e assistir TV, faz funcionar mquinas, aquecedores e

refrigeradores ...

Energia Cintica

H muitas fontes de energia, no nosso planeta a principal o

Sol, contudo , h dois tipos principais de energia que

estudaremos com mais detalhes: a energia armazenada, que

recebe o nome de energia potencial, e a energia em

movimento, que recebe o nome de energia cintica.

Energia: a capacidade de realizar trabalho

continuao

Teorema da energia

cintica

Teorema: O trabalho da fora resultante aplicada num determinado corpo igual variao de

energia cintica nesse corpo.

Para demonstrar esse teorema, vamos considerar um corpo

de massa m inicialmente em repouso e com energia cintica

nula, que recebe a ao de uma fora F, a qual imprime uma

acelerao ao corpo.

avddav

davSavv

.22

..20..2

22

22

0

2

Teorema da energia

cintica

d

F

F cos

Aplicando Torricelli podemos calcular a distncia percorrida pelo corpo:

continuao

Sob a ao dessa fora, o

corpo realiza um trabalho

W

W = F . d. cos

d

F

F cos

Considerando = 0, uma fora aplicada paralela ao plano horizontal , temos:

2

2

2

v.m2

1W

a.2

v.a.mW

:temosa.2

vdcomo

d.a.mWd.FW

22

cincin

0cinfcin

cin

v.m2

1Kouv.m

2

1EEW

EEW

EW

Exemplo

Um carro de massa 1000 kg tem

velocidade de 72 km/h quando entra

numa estrada rugosa, cujo coeficiente

de atrito igual a 0,3. Ache a

velocidade do carro quando o mdulo

do trabalho realizado pela fora de

atrito de 192000J.

Exemplo

Um carro de massa 1000 kg tem velocidade de 72 km/h

quando entra numa estrada rugosa, cujo coeficiente de atrito

igual a 0,3. Ache a velocidade do carro quando o mdulo do

trabalho realizado pela fora de atrito de 192000J.

s/m4v

16v384400v

1000

)192000(.2)20(v

m

W.2vvvv.m

2

1W

v.m2

1v.m

2

1WKW

2

22

2

0

22

0

2

2

inicial

2

final

Exerccio: Livro Fundamentos de Fsica Mecnica 1 Halliday Resnick Walker

6 Edio pg 130 exerccio 1E.

1E. Se um eltron (massa m = 9,11 . 10-31

kg) no cobre, perto da temperatura mais

baixa possvel, possui uma energia cintica

de 6,7. 10-19 J, qual a velocidade do

eltron?

Exemplo continuao

Exerccio: Livro Fundamentos de Fsica Mecnica 1 Halliday Resnick Walker

6 Edio pg 130 exerccio 1E.

1E. Se um eltron (massa m = 9,11 . 10-31 kg) no cobre, perto da

temperatura mais baixa possvel, possui uma energia cintica de 6,7.

10-19 J, qual a velocidade do eltron?

m

k.2vv.m

2

1K

J10.7,6K

kg10.11,9m

2

19

31

s/m10.21,110.11,9

10.7,62v 6

31

19

Exemplo continuao

Um objeto de 102kg est inicialmente movendo-se

em linha reta com uma velocidade de 53m/s . Se ele

sofre uma desacelerao de 2m/s2 at ficar imvel:

a) Qual a intensidade (mdulo) da fora aplica ?

b) Qual a distncia que o objeto percorreu antes de

parar?

c) Qual o trabalho realizado pela fora de

desacelerao?

Exerccio

Respostas: a) 204N ; b) 702,25m ; c) 143259J

Respostas: a) 1979,22J; b) 1470J c) -509,22J

Uma arca de 50kg foi empurrada para cima por uma distancia de

6m, com velocidade constante, numa rampa com inclinao de

30 por uma fora horizontal constante. O coeficiente de atrito

cintico entre a arca e a rampa de 0,20.

a) Calcule o trabalho realizado pela

fora aplicada.

b) Calcule o trabalho realizado pelo

peso da arca.

c) Calcule o trabalho realizado pela

fora de atrito.