CONSERVAÇÃO
DA
ENERGIA
O conceito de energia foi fundamental
para o crescimento da ciência, em
particular, da física. Sabemos que é
possível transformar qualquer tipo de
energia em outra, porém, é impossível
“criar” ou “gastar” energia em sentido
literal. É possível também transferir
energia de um corpo para outro, como
por exemplo, o Sol nos transfere parte
de sua energia sob a forma de luz.
O princípio geral da conservação de
energia diz que a energia total de um
sistema isolado é sempre constante.
Quando mencionamos a palavra isolado,
estamos querendo dizer que o sistema
não interage com outros sistemas, pois
interações entre sistemas costumam ser
efetuadas por meio de troca de energia
entre eles.
A energia mecânica de um sistema no
qual agem somente forças
conservativas (forças que não
modificam a energia mecânica do
sistema) não se altera com o passar do
tempo. Nesse caso, podemos dizer
que a soma das energias cinética e
potencial é constante seja qual for o
intervalo de tempo.
E⟹ energia mecânica total
EC⟹ energia cinética
EP⟹ energia potencial
E=EC1+EP1=EC2+EP2 =constante
O que ocorre é a transformação de
uma forma de energia em outra.
Alguns exemplos:
Em um chuveiro elétrico ocorre a
transformação de energia elétrica em
energia térmica que é utilizada para o
aquecimento da água.
Em uma pilha comum ocorre
transformação de energia química
em energia elétrica. Ao alimentar
um aparelho de aúdio por exemplo,
esta energia elétrica pode ser
transformada em energia sonora.
Em um secador de cabelos,
energia elétrica se transforma em
energia térmica quando a
corrente elétrica passa pelos
resistores do secador.
Observe a situação descrita na
tirinha abaixo.
Assim que o menino lança a flecha, há
transformação de um tipo de energia em outra. A
transformação,nesse caso, é de energia
(A) potencial elástica em energia gravitacional.
(B) gravitacional em energia potencial.
(C) potencial elástica em energia cinética.
(D) cinética em energia potencial elástica.
(E) gravitacional em energia cinética.
A Terra e cercada pelo vácuo espacial e, assim, ela só
perde energia ao irradiá-la para o espaço. O
aquecimento global que se verifica hoje decorre de
pequeno desequilíbrio energético, de cerca de 0,3%,
entre a energia que a Terra recebe do Sol e a energia
irradiada a cada segundo, algo em torno de 1 W/m².
Isso significa que a Terra acumula, anualmente, cerca
de 1,6 × 10²² J. Considere que a energia necessária
para transformar 1 kg de gelo a 0°C em água liquida
seja igual a 3,2 × 10 J. Se toda a energia acumulada
anualmente fosse usada para derreter o gelo nos
polos (a 0°C), a quantidade de gelo derretida
anualmente, em trilhões de toneladas, estaria entre:
A) 20 e 40.
B) 40 e 60.
C) 60 e 80.
D) 80 e 100.
E) 100 e 120.
Vamos considerar a ilustração acima, em que temos um
bloco deslizando sobre uma superfície curva. Caso não haja
atrito entre o bloco e a superfície, podemos determinar a
velocidade do bloco em qualquer ponto da trajetória, desde
que saibamos a referente altura h do bloco em relação ao
solo e a velocidade inicial do bloco.
De acordo com o princípio da conservação da
energia mecânica, a soma das energias potencial
gravitacional e cinética será, nesta situação, sempre
constante.
Imaginando que a energia potencial no solo seja zero e o ponto inicial
em h1, então o bloco possui energia potencial dada por Ep1 =
Epgravitacional = m.g.h1 e energia cinética m.v12/2. A energia mecânica
total é a soma dessas duas parcelas.
No ponto h2, a energia mecânica total também será E, mas com a
energia potencial gravitacional e energia cinética diferente das iniciais.
Apesar das parcelas serem diferentes, o princípio da conservação da
energia mecânica nos assegura que sua soma é sempre a mesma.
E=EC1+EP1=EC2+EP2 =constante
Uma partícula com massa de 200g é
abandonada, a partir do repouso, no ponto
“A” da Figura.
Desprezando o atrito e a resistência do ar, pode-se
afirmar que as velocidades nos pontos “B” e “C” são,
respectivamente:
A) 7,0 m/s e 8,0 m/s
b) 5,0 m/s e 6,0 m/s
c) 6,0 m/s e 7,0 m/s
d) 8,0 m/s e 9,0 m/s
e) 9,0 m/s e 10,0 m/s
RESPOSTA: A
O diagrama abaixo representa a energia solar que atinge a Terra e sua
utilização na geração de eletricidade. A energia solar é responsável
pela manutenção do ciclo da água, pela movimentação do ar, e pelo
ciclo do carbono que ocorre através da fotossíntese dos vegetais, da
decomposição e da respiração dos seres vivos, além da formação de
combustíveis fósseis.
De acordo com o diagrama, a humanidade
aproveita, na forma de energia elétrica, uma fração
da energia recebida como radiação solar,
correspondente a:
RESPOSTA: B
(Enem 2012) 46- Os carrinhos de brinquedo
podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os
movidos a corda, em que uma mola em seu
interior é comprimida quando a criança puxa
o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho
entra em movimento enquanto a mola volta à
sua forma inicial. O processo de conversão
de energia que ocorre no carrinho descrito
também é verificado em:
A) um dínamo.
B) um freio de automóvel.
C) um motor a combustão.
D) uma usina hidroelétrica.
E) uma atiradeira (estilingue).
RESPOSTA: E
Quando a criança puxa o carrinho para trás, a
mola em seu interior é comprimida,
armazenando desta forma energia potencial
elástica. Ao ser solto, o carrinho entra em
movimento. Logo, a energia potencial elástica
foi transformada em energia cinética.
Dínamo é um aparelho que gera corrente
contínua (CC), convertendo energia
mecânica em energia elétrica, através
de indução eletromagnética.
Quando um veículo está em movimento
e os freios são acionados, a energia
cinética do veículo se transforma em
energia térmica que aquece as pastilhas
e os discos.
Em um motor de combustão interna, a
energia
química
armazenada
nas
molécula do combustível é transformada
em energia térmica (queima do
combustível) que é utilizada para
movimentar os pistões do motor, que, no
final das contas, coloca o veículo em
movimento. Logo, a energia química se
transformou em térmica e depois em
cinética.
Em uma usina hidrelétrica, a energia
potencial da água (que está armazenada
a uma determinada altura) vai se
transformando em energia cinética à
media que a água vai escoando por
dutos. Ao atingir as turbinas, a energia
cinética da água se transforma em
energia mecânica de movimento delas.
Estas ao giragem transformam energia
cinética em energia elétrica que é
finalmente distribuída.
A borracha do estilingue ao ser puxada
armazena energia potencial elástica.
Quando a borracha é solta, esta energia
é transferida ao corpo que estava preso
no couro da atiradeira, que entra em
movimento sendo lançado para frente.
Logo a energia potencial elástica é
transformada em energia cinética.
Uma das modalidades presentes nas
olimpíadas é o salto com vara. As etapas
de um dos saltos de um atleta estão
representadas na figura.
Desprezando-se as forcas dissipativas
(resistência do ar e atrito), para que o
salto atinja a maior altura possível, ou
seja, o máximo de energia seja
conservada, é necessário que:
A) a energia cinética, representada na etapa I, seja
totalmente convertida em energia potencial elástica
representada na etapa IV.
B) a energia cinética, representada na etapa II, seja
totalmente convertida em energia potencial
gravitacional, representada na etapa IV.
C) a energia cinética, representada na etapa I, seja
totalmente convertida em energia potencial
gravitacional, representada na etapa III.
D)a energia potencial gravitacional, representada na
etapa II, seja totalmente convertida em energia
potencial elástica, representada na etapa IV.
E) a energia potencial gravitacional, representada na
etapa I, seja totalmente convertida em energia
potencial elástica, representada na etapa III.
RESPOSTA: C
(ENEM 2010) 52 – Com o objetivo de se testar a eficiência de
fornos de micro-ondas, planejou-se o aquecimento em 10 °C
de amostras de diferentes substâncias, cada uma com
determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas.
Nesse teste, cada forno operou à potência máxima. O forno
mais eficiente foi aquele que:
A) forneceu maior quantidade de energia às
amostras.
B) cedeu energia à amostra de maior massa em
maior tempo.
C) forneceu a maior quantidade de energia em
menos tempo.
D) Cedeu energia à amostra de menor calor
específico mais lentamente.
E) forneceu a menor quantidade de enegia às
amostras em menos tempo.
RESPOSTA: C