CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Energia Mecânica

Energia é a capacidade de executar um trabalho.
Energia mecânica é aquela que acontece devido ao movimento dos corpos ou armazenada nos sistemas físicos.
Dentre as diversas energias conhecidas, as que veremos no estudo de dinâmica são:
• Energia Cinética;
• Energia Potencial Gravitacional;
• Energia Potencial Elástica;

Energia Cinética

É a energia ligada ao movimento dos corpos. Resulta da transferência de energia do sistema que põe o corpo em movimento.
Sua equação é dada por:

T = F.dS

Utilizando a equação de Torricelli e considerando o inicio do movimento sendo o repouso, teremos:

V² = V0² +2adS

Substituindo no cálculo do trabalho:

EC = MV²/2

A unidade de energia é a mesma do trabalho: o Joule (J)

Teorema da Energia Cinética

Considerando um corpo movendo-se em MRUV.O Teorema da Energia Cinética (TEC) diz que:

"O trabalho da força resultante é medido pela variação da energia cinética."

Ou seja:

Tr = MV²/2 - MV0²/2

Exemplo:

Qual o trabalho realizado por um corpo de massa 10 kg que inicia um percurso com velocidade 10m/s² até parar?

Tr = 10.0²/2 - 10.10²/2
Tr = - 500 J

Energia Potencial

Energia Potencial é a energia que pode ser armazenada em um sistema físico e tem a capacidade de ser transformada em energia cinética.
Conforme o corpo perde energia potencial ganha energia cinética ou vice-e-verso.

Energia Potencial Gravitacional

É a energia que corresponde ao trabalho que a força Peso realiza.
É obtido quando consideramos o deslocamento de um corpo na vertical, tendo como origem o nível de referência (solo, chão de uma sala,...).

EPg = mgh

Enquanto o corpo cai vai ficando mais rápido, ou seja, ganha Energia Cinética, e como a altura diminui, perde Energia Potencial Gravitacional.

Energia Potencial Elástica

Corresponde ao trabalho que a força Elástica realiza.Como a força elástica é uma força variável, seu trabalho é calculado através do cálculo da área do seu gráfico, cuja Lei de Hooke diz ser:

Epe = KX²/2

Conservação de Energia Mecânica

A energia mecânica de um corpo é igual à soma das energias potenciais e cinética dele.
Então:

EM = EC + EP

Qualquer movimento é realizado através de transformação de energia, por exemplo, quando você corre, transforma a energia química de seu corpo em energia cinética. O mesmo acontece para a conservação de energia mecânica.
Podemos resolver vários problemas mecânicos conhecendo os princípios de conservação de energia.
Por exemplo, uma pedra que é abandonada de um penhasco. Em um primeiro momento, antes de ser abandonada, a pedra tem energia cinética nula (já que não está em movimento) e energia potencial total. Quando a pedra chegar ao solo, sua energia cinética será total, e a energia potencial nula (já que a altura será zero).
Dizemos que a energia potencial se transformou, ou se converteu, em energia cinética.
Quando não são consideradas as forças dissipativas (atrito, força de arraste, etc.) a energia mecânica é conservada, então:

EM (inicial) = EM (final)

Exemplos:

1) Uma maçã presa em uma macieira à 3m de altura se desprende. Com que velocidade ela chegará ao solo?

Resp: V = 7,75 m/s

2) Um bloco de massa igual a 10kg se desloca com velocidade constante igual a 12m/s, ao encontrar uma mola de constante elástica igual a 2000N/m este diminui sua velocidade até parar, qual a compressão na mola neste momento?

Resp: X =0,85m


Exercícios:


1) Qual a energia de um corpo de massa 1kg que se desloca com velocidade constante igual a 10m/s?
Resp: 50J

2) Um carro de massa 10³kg se desloca com velocidade 12m/s, quando avista um pedestre e freia até parar. Qual o trabalho realizado pelos freios do carro?
Resp: - 72 kj

3) Um homem de cai de uma altura de 100m. Qual sua velocidade ao chegar ao solo?
Resp: aproximadamentre 44,7m/s

4) Um bloco de 12kg cai de uma altura de 20cm sobre uma mola de constante elástica k=500N/m, em seu estado de repouso. Qual será a compressão na mola?
Resp: 0, 309 m = 30,9 cm