Transferência/Transformação de energia

Anjo Albuquerque

Transferência de energia

São precisos 2 sistemas

Transformação de energia

Ocorre no interior do

próprio sistema

As tranferências e as

transformações de

energia podem

esquematizar-se

recorrendo, por exemplo,

a diagramas de Sankey.

Transferência/Transformação de energia

Anjo Albuquerque

Sistemas

complexos

São sistemas em que para o

estudo das transferências e/ou

transformações que nele

ocorrem, é necessário

considerar a sua energia

mecânica, a sua energia

interna, e 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

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL

Anjo Albuquerque

SISTEMA DE PARTÍCULAS

REPOUSO/MOVIMENTO?

QUAL O TIPO DE MOVIMENTO DA PARTÍCULA?

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.

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL

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 forma de calor e

radiação, são nulas ou desprezáveis, ou seja, a variação

da energia interna do 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

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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:

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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 direcção 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.

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TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

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TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

HORIZONTAL

OBLÍQUA

Existem diferentes maneiras de

representar simbolicamente o trabalho

realizado por uma força: T = = W

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TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

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TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

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TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

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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

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EXERCÍCIOI.

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EXERCÍCIO

II.

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EXERCÍCIO

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EXERCÍCIO

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EXERCÍCIO

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EXERCÍCIO

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Anjo Albuquerque

ALGUNS CASOS PARTÍCULARES

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.

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EXERCÍCIO

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EXERCÍCIO

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EXERCÍCIO

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ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVASCHAMAM-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.

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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.

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ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS

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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 dassuperfícies em contacto;•Cobrir as superfícies emcontacto com materiais queprovoquem mais atrito.

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EXERCÍCIOS

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EXERCÍCIOS

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EXERCÍCIOS