Física – 1a série do Ensino Médio
Estudante: _________________________________ Nº. __________
Professor: Diego Sabka
RESUMO SOBRE ENERGIA
“No universo nada se perde, nada se cria. Tudo se transforma.” – Lavousier
A máxima de Lavousier é uma das frases mais famosas da
ciência. Conhecida como lei das massas, hoje sabemos que
não é o termo massa que melhor se encaixa na frase de
Lavousier, mas sim o termo energia.
E – Energia Mecânica
Ec – Energia Cinética
Ep – Energia Potencial
Energia Cinética (Ecinética)
Através da relação obtida por Albert Einstein, em seus
trabalhos de 1905, temos a equivalência entre massa e
energia:
Todo corpo que se movimenta possui uma energia cinética,
dependente da sua massa (maior massa = maior energia
cinética) e da sua velocidade (maior velocidade = maior
energia cinética).
E = mc²
Esta relação diz exatamente o que Lavousier não conseguiu
através de seus experimentos (até porque o termo energia
era desconhecido), que é possível transformar massa em
energia e vise-versa.
No universo, aquilo que não se perde e nem se cria é a
energia. Apenas podemos transformar um tipo de energia
em outro.
Energia é diferente de força, mas estão interligados. Força é
uma ação (como empurrar ou puxar). Já energia é aquilo que
um corpo pode possuir (como a energia mecânica) ou
simplesmente se propaga pelo espaço na forma de radiação
eletromagnética (fótons) sendo criada por processos
atômicos.
Para dar movimento a algo que está parado transferimos
energia para aquele corpo, normalmente através da ação de
uma força. A força aparece quando estamos transferindo
energia entre corpos ou transformando um tipo de energia
em outro (trabalho).
A unidade de medida de energia no S.I. (Sistema
Internacional) é o Joule (J), mas podemos utilizar,
principalmente na química e na física térmica a unidade
calorias (cal).
ENERGIA MECÂNICA
Denominamos energia mecânica a soma da energia de
movimento (energia cinética) com a energia de posição
(energia potencial).
E = Ec + Ep
Ec = mv²/2
Ec – Energia Cinética (J)
m – massa (kg)
v – velocidade (m/s)
Energia Potencial
A energia potencial está associada a forças que agem em um
corpo através de uma posição ou deformação.
Ex.: a ação da gravidade sobre os corpos, a força de empuxo
que desloca uma bola para cima em uma piscina quando
tentamos afundá-la, a deformação de uma mola.
Energia Potencial Gravitacional (Egravitacional)
Ocorre, como dito, da ação da força gravitacional (peso)
devido a uma posição privilegiada em um referencial.
Como uma pedra que cairá quando for solta de uma
determinada altura (posição privilegiada). A pedra trocou
dois tipos de energia, a potencial gravitacional (quando está
em sua altura máxima) e a energia cinética (que foi
aumentando com a velocidade de queda que aumentava).
Eg = mgh
Eg – Energia Potencial Gravitacional (J)
m – massa (kg)
g – aceleração da gravidade (m/s²), na Terra temos o valor
médio de 9,8 m/s², mas em alguns problemas adotamos o
valor de 10 m/s²
h – altura referente a um determinado ponto, o referencial
(m)
Energia Potencial Elástica (Eelástica)
Ocorre quando um corpo deforma uma mola, acumulando
uma energia que pode ser liberada dando velocidade para
este corpo (energia cinética).
F – força, podendo ser vários tipos de força, como o peso e o
atrito (N)
d – deslocamento (m)
cos - ângulo de aplicação da força e o deslocamento
Ee = kx²/2
Teorema trabalho-energia cinética
Ee – Energia Potencial Elástica (J)
k – constante elástica da mola (N/m)
x – deformação da mola referente ao seu ponto de
relaxamento (m)
O trabalho da força resultante resulta na variação da energia
cinética. Podendo ser calculado por:
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
Wres – trabalho da força resultante (J)
Ec = (Ec final – Ec inicial) – variação da energia cinética (J)
Diz que a energia inicial em um sistema físico não se altera,
se este sistema for isolado.
Einicial = Efinal
Einicial – Energia Mecânica Inicial, a soma da energia cinética
com a potencial contida no início do problema
Efinal – Energia Mecânica Final, a soma da energia cinética
com a potencial contida no final do problema
Wres = DEc
Trabalho de uma força dissipativa
Sempre quando uma força dissipativa agir sobre um corpo a
energia mecânica não irá se conservar. A única força
dissipativa que estudaremos é o atrito. Estas forças
transformam a energia mecânica em outros tipos (como
energia sonora e calor).
DE = Wdis
Resolva:
(UFRGS – 2009) Na modalidade esportiva de salto com vara,
o atleta salta e apóia-se na vara para ultrapassar o sarrafo.
Mesmo assim, é uma excelente aproximação considerar que
a impulsão do atleta para ultrapassar o sarrafo resulta
apenas da energia cinética adquirida na corrida, que é
totalmente armazenada na forma de energia potencial de
deformação da vara.
Na situação ideal – em que a massa da vara é desprezível e a
energia potencial da deformação da vara é toda convertida
em energia potencial gravitacional do atleta –, qual é o valor
aproximado do deslocamento vertical do centro de massa do
atleta, durante o salto, se a velocidade da corrida é de 10
m/s? (aceleração da gravidade 10 m/s²)
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)
POTÊNCIA
É a quantidade de energia gasta ou transferida por intervalo
de tempo.
P = W/t
Ou ainda:
P = Fv
Onde v é a velocidade média do móvel.
P – potência (W)
W – variação da energia ou trabalho (J)
t – tempo (s)
F – força (N)
v – velocidade (m/s)
0,5 m
5,0 m
6,2 m
7,1 m
10,0 m
TRABALHO
O termo trabalho, como já dito, expressa a transferência de
energia entre dois corpos ou a transformação de um tipo de
energia em outro. É sempre relativo a uma força.
W = Fdcosq
W – trabalho (J)
E = (Efinal – Einicial) – variação da energia mecânica (J)
Wdis – trabalho de uma força dissipativa, ou seja, trabalho
do atrito (J)