ENERGIA MECÂNICA
ENERGIA:
A Física ainda não conhece uma definição apropriada
para energia, apesar de conhecer bem as suas
aplicações.
De modo simples, pode-se dizer que energia é a
capacidade que um corpo tem para realizar
trabalho.
A essência da Física é, na verdade, o estudo das
transformações energéticas da matéria.
Lembremos que a energia não pode ser criada nem
destruída, apenas transformada ou dividida.
Inicialmente, vamos estudar os conceitos relativos à
energia mecânica.
ENERGIA
CINÉTICA
(VELOCIDADE)
GRAVITACIONAL
(ALTURA)
ENERGIA
MECÂNICA
(MOVIMENTO)
EPG = m . g . h
ENERGIA
POTENCIAL
(POSIÇÃO)
EM = E C + E P
EC = m.V2
2
ELÁSTICA
(DEFORMAÇÃO)
EPE = K.X2
2
ENERGIA CINÉTICA
VELOCIDADE
ENERGIA POTENCIAL
GRAVITACIONAL
ALTURA
ENERGIA POTENCIAL
ELÁSTICA
DEFORMAÇÃO
UNIDADE DE ENERGIA:
No Sistema Internacional de Unidades, a
Energia é medida em JOULES (J)
Essa unidade é uma
homenagem ao
cientista britânico
James Prescott Joule,
que estudou a natureza
do calor e descobriu
relações com o
trabalho mecânico.
EXEMPLOS DE CÁLCULO:
1) Um veículo tem, num determinado instante, velocidade de
72 km/h. Sabendo-se que a massa desse veículo é de 200 kg,
determine sua energia cinética no instante considerado.
Resolução:
Antes de se proceder o cálculo da energia cinética, é preciso transformar a
velocidade de km/h para m/s. Para isso, divide-se o seu valor por 3,6.
72 km/h ÷ 3,6 = 20 m/s
EC = m.V2
2
EC = 200.202
2
Ec = 40.000 J
2) Um atleta consegue um salto em altura dispondo de um total
de 2100 J de energia, num local onde a gravidade é de 10 m/s2.
Supondo que toda essa energia tenha sido usada para o
referido salto e considerando que a massa do atleta é de 70 kg,
qual a altura máxima atingida por ele?
Resolução:
A energia em questão é a energia potencial gravitacional.
Portanto:
EPG = m . g . h
2100 = 70 . 10 . h
h=3m
3) Uma mola cuja constante elástica é de 100 N/m tem
comprimento de 40 cm. Se essa mola for comprimida de 10 cm,
qual será a energia potencial elástica acumulado por ela?
Resolução:
A energia em questão é a energia potencial elástica. No
entanto, as medidas devem ser transformadas para metro.
Portanto:
K = 100 N/m
X = 10 cm = 0,1 m
EPE = K.X2
2
EPE = 100.(0,1)2
2
Epe = 0,5 J
4) Um pássaro de 0,2 kg de massa voa paralelamente ao solo,
a uma altura de 20 m deste, com uma velocidade constante de
10 m/s. Sabendo-se que a gravidade do local é de 10 m/s2,
determine a energia mecânica do pássaro.
Resolução:
A energia mecânica é a soma da energia cinética com a energia
potencial, que, neste caso, é a potencial gravitacional. Portanto:
EM = EC + EP
EM
EM
m.V2 m . g . h
+
=
2
0,2 . 102 0,2 . 10 . 20
+
=
2
EM = 10 + 40
EM = 50 J
ESQUEMA DE UMA USINA HIDRELÉTRICA:
A energia potencial gravitacional da água se
transforma em energia cinética, à medida que a água
entra pela tubulação. Ao atingir a turbina, essa energia
cinética se transforma em energia elétrica que, por sua
vez, é levada às linhas de distribuição de energia.
5) Um corpo desce por uma rampa sem atrito a partir do
repouso de um ponto A. A velocidade do corpo ao final da
rampa ao passar pelo ponto B é:
a)
b)
c)
d)
5 m/s
10m/s
15 m/s
20 m/s
6.(ENEM) Na figura a seguir está esquematizado um tipo de usina utilizada
na geração de eletricidade.
Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina:
a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina.
b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água.
c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento.
d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água.
e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água.
7. (ENEM) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias
transformações de energia. Considere duas delas:
I. cinética em elétrica
II. potencial gravitacional em cinética
Analisando o esquema a seguir, é possível identificar que elas se
encontram, respectivamente, entre:
a) I - a água no nível h e a turbina, II - o gerador e a torre de distribuição.
b) I - a água no nível h e a turbina, II - a turbina e o gerador.
c) I - a turbina e o gerador, II - a turbina e o gerador.
d) I - a turbina e o gerador, II - a água no nível h e a turbina.
e) I - o gerador e a torre de distribuição, II - a água no nível h e a turbina.
8. (ENEM) Observe a situação descrita na tirinha a seguir.
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.