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Energia Cinética Energia Potencial Elástica Energia Potencial Gravitacional Conservação de Energia
Álan Cavalcante Maciel Tecnólogo em Mecatrônica Industrial Técnico em Eletroeletrônica
Guarulhos 2012
Energia Cinética De acordo com Walker, a energia cinética, denominada K (ou T), está relacionada ao estado de movimento que um objeto está. A energia cinética de um objeto aumenta em relação a sua velocidade, quanto mais rápido, maior é a energia cinética, é proporcional, sendo assim se o objeto encontra-se em repouso a energia cinética é nula. Para se calcular a energia cinética de um objeto, utilizamos a seguinte fórmula:
De acordo com o SI, a unidade utilizada para representar a energia cinética é o Joule, denominado J. Exemplo: Uma bomba de 100 kg cai a uma velocidade de 50 m/s. Logo: K= 125 kJ
Teorema do Trabalho e a Energia Cinética Dizemos que o trabalho realizado pelo objeto, denominado W, é igual a variação de energia cinética no objeto em um determinado espaço de tempo, denominados energia cinética inicial Ki (ou T1) e energia cinética final Kf (ou T2). Sendo assim é possível calcular o trabalho realizado com a seguinte fórmula: W = ΔK = Kf – Ki Ou seja, [trabalho realizado] = [variação de energia cinética (Kf - Ki)]
Exemplo:
Um objeto tem inicialmente uma energia cinética de 10J, e ocorre uma transferência de 5J para outro objeto, a energia cinética final será de 5J. W = ΔK = 10 – 5 = 5J Para se obter esta equação foram feitos os seguintes cálculos:
m.a.ds = m.v.dv s2
s2
v2
s1
v1
ʃ Ʃ f.ds = ʃ m.v.dv
v2
Ʃ ʃ u.ds = m ʃ v.dv s1
Logo: a.ds = v.dv
v1
Ʃ U1-2
v2
Ʃ U1-2
ǀ v1
Ʃ U1-2 = T2 – T1
A unidade T também pode ser chamado de K; Logo: W = Kf – Ki
Força Elástica Quando esticamos ou comprimimos uma mola ou um elástico, naturalmente já sabemos que ao soltar, a mola ou elástico irá retornar a sua forma original, de acordo com SILVA, este movimento de retorno é devido a uma grandeza existente em determinados tipos de materiais, conhecida como energia potencial elástica. A energia potencial elástica pode ser representada por Vel ou por Epel. Para se calcular a energia potencial elástica de uma mola, utilizamos a fórmula: Epel = Para se calcular o trabalho de uma mola utilizamos uma fórmula encontrada a partir dos seguintes cálculos:
xf
W = ʃ - Fx dx xi
xf
xf
xf
xi
xi
xi
W = ʃ - kx dx = - ʃ x.dx = (- ½ k) [x²] = (- ½ k) (x²f – x²i). Logo:
W=
-
Força Gravitacional Com o campo magnético existente nos corpos nas proximidades da superfície da terra, os objetos tendem a cair em direção ao centro terrestre, este movimento se dá devido a energia armazenada que o objeto possuía, esta energia chamada de energia potencial gravitacional.
Vpg = m.g.h Para de calcular o trabalho realizado no levantamento de um objeto utilizamos: ΔK = Kf – Ki = Wa + Wg Pois, ao se levantar um objeto, há tendência de uma força vertical para baixo, sendo assim, nossa força aplicada tente a transferir energia para o objeto.
Conservação de Energia Mecânica De acordo com Halliday a energia mecânica Emec de um sistema é a soma de sua energia potencial (U) e a energia cinética (K) dos objetos que compõem o sistema. Emec = K + U
Ao realizar trabalho (W), a força conservativa transfere energia entre a energia cinética do objeto e a energia potencial do sistema. Sendo assim a variação da energia cinética (K) e a variação da energia potencial são consecutivamente: ΔK = W
e
ΔU = - W
Portanto: ΔK = - ΔU Logo: K2 – K1 = - (U2 + U1) Reformulando: K2 + U2 = K1 + U1
Ou seja, a soma de K e U de um sistema em um determinado estado é igual a soma de K + U deste mesmo sistema em qualquer outro estado.
Conclusão Com as fórmulas e definições aqui presentes, é possível se entender fisicamente algumas unidades calculadas na teoria. Realizando estes tipos de pesquisa, força a concentração e atenção, fazendo com que tenhamos uma melhor fixação de teoria. A energia cinética é um tipo de energia proporcional ao seu movimento, variando de acordo com sua velocidade, ou seja, se o corpo está em repouso a energia cinética é nula, sendo assim, podemos definir que a energia cinética é a quantidade de trabalho que o corpo realizou para sair do repouso. A energia gravitacional é aquela que produz um esforço negativo ao esforço de se levantar um objeto, ou seja, retira certa quantidade de energia a partir da energia cinética do objeto, causando a desaceleração do mesmo. A energia elástica é aquela que tende o material a voltar a seu estado inicial, muito presente em molas e elásticos, esta energia produz um esforço contrário ao esforço aplicado no material. A energia mecânica de um objeto é a soma de todas as energias nele contidas, (energia cinética, energia potencial) no estado de repouso ou movimento constante, ela se conserva no objeto até que o objeto mude de estado. Conclui-se que estas definições são muito importantes para o desenvolvimento educacional de cálculos de movimentos, energias e na física em geral.
Referência Bibliográfica HALLIDAY, David; et al. Fundamentos de Física: Mecânica. Volume 1. Editora LTC. Rio de Janeiro: 2006. Referência Eletrônica SILVA, Marco Aurélio da. Energia Potencial. Disponível em:< http://www.brasilescola. com/fisica/energia-potencial.htm>, acesso em 15 de maio de 2012.
