Unidade
3
Forças, Movimentos e Energia
Unidade
3
Forças, Movimentos e Energia
3.4 Transformações de energia
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética
e potencial — podem transformar-se um no outro.
Uma maçã que se encontre em repouso no topo
de uma árvore não tem energia cinética:
distância ao solo (h)
v = 0 m/s ⇒ Ec = 0 J
Pelo facto de estar afastada do solo,
tem energia potencial gravítica:
h ≠ 0 m ⇒ Epg > 0 J
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética
e potencial — podem transformar-se um no outro.
h (A) = 1,5 m
v (A) = 0 m/s
h (C) = 0 m
v (C) = 5,5 m/s
distância ao solo (h)
h (B) = 1,0 m
v (B) = 3,2 m/s
Quando a maçã cai da árvore entra
em movimento de queda livre:
a sua distância ao solo (h) diminui, e por isso
a energia potencial gravítica (Epg) também diminui;
a sua velocidade (v) aumenta, e por isso a energia
cinética (Ec) também aumenta.
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética
e potencial — podem transformar-se um no outro.
h (B) = 1,0 m
v (B) = 3,2 m/s
h (C) = 0 m
v (C) = 5,5 m/s
distância ao solo (h)
h (A) = 1,5 m
v (A) = 0 m/s
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética
e potencial — podem transformar-se um no outro.
Admitindo que a massa da maçã é de 200 g (0,200 kg)
e que a resistência do ar é desprezável:
h (A) = 1,5 m
v (A) = 0 m/s
Ep = m g h ⇒ Ep (A) = 0,200 x 1,5 = 3,0 J
1
1
2
Ec = m v ⇒ Ec (A) = 0,200 x 02 = 0 J
2
2
Ep (A) + Ec (A) = 3,0 J
h (B) = 1,0 m
v (B) = 3,2 m/s
Ep = m g h ⇒ Ep (B) = 0,200 x 1,0 = 2,0 J
1
1
2
0,200 x 3,22 = 1,0 J
Ec = m v ⇒ Ec (B) =
2
2
Ep (B) + Ec (B) = 3,0 J
Ep = m g h ⇒ Ep (C) = 0,200 x 0 = 0 J
h (C) = 0 m
v (C) = 5,5 m/s
1
1
2
0,200 x 5,52 = 3,0 J
Ec = m v ⇒ Ec (C) =
2
2
Ep (C) + Ec (C) = 3,0 J
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética
e potencial — podem transformar-se um no outro.
h (A) = 1,5 m
v (A) = 0 m/s
Ep (A) = 3,0 J
Ec (A) = 0 J
Durante a queda da maçã,
ocorre transformação de energia
potencial em energia cinética.
h (B) = 1,0 m
v (B) = 3,2 m/s
Em qualquer ponto, a soma da energia
potencial com a energia cinética
tem sempre o mesmo valor.
h (C) = 0 m
v (C) = 5,5 m/s
Ec (C) = 3,0 J
Ep (C) = 0 J
O mesmo acontece quando um objeto
é lançado verticalmente para cima:
A bola é lançada de uma altura de 0 m.
h = 0 m ⇒ Ep = 0 J
No lançamento, o valor da velocidade
da bola é 10 m/s.
v ≠ 0 m/s ⇒ Ec > 0 J
O mesmo acontece quando um objeto
é lançado verticalmente para cima:
h (C) = 5 m
v (C) = 0 m/s
h (B) = 4,2 m
v (B) = 4,0 m/s
À medida que a bola sobe:
a sua distância ao solo (h) aumenta,
e por isso a energia potencial gravítica (Epg)
também aumenta;
a sua velocidade (v) diminui,
e por isso a energia cinética (Ec) também
diminui.
h (A) = 0 m
v (A) = 10 m/s
O mesmo acontece quando um objeto
é lançado verticalmente para cima:
h (C) = 5 m
v (C) = 0 m/s
h (B) = 4,2 m
v (B) = 4,0 m/s
Admitindo que a massa da maçã é de 260 g (0,260 kg)
e que a resistência do ar é desprezável:
Ep = m g h ⇒ Ep (C) = 0,260 x 5 = 13 J
1
1
2
0,200 x 02 = 0 J
Ec = m v ⇒ Ec (C) =
2
2
Ep (C) + Ec (C) = 13 J
Ep = m g h ⇒ Ep (B) = 0,260 x 4,2 = 10,9 J
1
1
2
0,260 x 4,02 = 2,1 J
Ec = m v ⇒ Ec (B) =
2
2
Ep (B) + Ec (B) = 13 J
h (A) = 0 m
v (A) = 10 m/s
Ep = m g h ⇒ Ep (A) = 0,260 x 0 = 0 J
1
1
2
Ec = m v ⇒ Ec (A) = 0,260 x 10 = 3,0 J
2
2
Ep (A) + Ec (A) = 13 J
O mesmo acontece quando um objeto
é lançado verticalmente para cima:
h (C) = 5 m
v (C) = 0 m/s
Ep (C) = 13,0 J
Ec (C) = 0 J
h (B) = 4,2 m
v (B) = 4,0 m/s
Durante a subida,
ocorre transformação de energia
cinética em energia potencial.
Em qualquer ponto, a soma
da energia potencial com a energia
cinética tem sempre o mesmo valor.
h (A) = 0 m
v (A) = 10 m/s
Ec (A) = 13,0 J
Ep (A) = 0 J
Conclusão
Os dois tipos fundamentais de energia — cinética e potencial —
podem transformar-se um no outro.
Durante a queda de um corpo, há transformação de energia
potencial gravítica em energia cinética.
Durante a subida de um corpo, há transformação de energia
cinética em energia potencial gravítica.
Quando a resistência do ar é desprezável, a soma da energia
cinética com a energia potencial para um corpo em movimento
é sempre constante.