Revisão: trabalho, potência e energia

FORÇA CONSTANTE

Casos Particulares:

Cos0° = 1 → τ = F⋅∆S
Cos90° = 0 → τ = 0
Cos180° = –1 → τ = -F⋅∆S

FORÇA VARIÁVEL

A área A destacada no gráfico fornece a medida do valor algébrico do trabalho da força F ao longo do deslocamento de um objeto que sofre a ação dessa força. No entanto a força considerada deve ser paralela ao deslocamento do objeto.

TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA

Energia Cinética Final (Eᶜᶠ)      Energia Cinética Inicial(Eᶜⁱ)

τ = ∆Eᶜ
τ = Eᶜᶠⁱⁿᵃˡ – Eᶜᴵⁿⁱᶜⁱᵃˡ
τ = m . V²/2 – m . V² ⁰/2

Trabalho mecânico é energia, mais especificamente, trabalho é a variação da energia cinética.
Vamos imaginar um objeto que se move em MRU (movimento retilíneo e uniforme) com energia cinética de 10 J. Como na imagem abaixo:

Quando por um intervalo de tempo uma força constante começa a atuar sobre o objeto no sentido do deslocamento.

O objeto, devido à força, passa a descrever um movimento acelerado, aumentando o módulo de sua velocidade e consequentemente aumentando a sua energia cinética.

Vamos supor que sua energia cinética após a atuação da força tenha aumentado para 100 J.

Perceba que a força ao iniciar sua influência no bloco, o mesmo tinha uma energia de 10J e após a influência da força sua energia aumentou para um valor de 100J. Perceba que aumento de energia cinética foi de um valor de 90J, visto que 10J + 90J =100J.

Na natureza a energia não se cria do nada, apenas se transfere de um sistema ou objeto para outro, fisicamente esse aumento de 90 J de energia que o bloco apresentou veio da energia que a força F transferiu para o objeto, damos o nome dessa energia de trabalho da força F.

POTÊNCIA

Por definição é a razão da energia gasta/gerada pelo consumo do tempo. Mas aqui na mecânica essa energia consumida é apresentada sob a forma de trabalho, logo:

Mas

OBSERVAÇÃO

Potência em Hidrelétricas

Potᵐ = µ . g . Z . H
µ : Densidade da água (Kg/m³)
g : Aceleração da gravidade (m/s²)
Z : Vazão (m³/s)
H : Altura da queda (m)

ENERGIA CINÉTICA

Associada à velocidade do corpo.

ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL

Armazenada no sistema, está associada à força gravitacional.

ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA

Armazenada no sistema, está associada à força elástica.

ENERGIA MECÂNICA

Será o somatório da energia cinética com as energias potenciais. Em um sistema conservativo (livre de atritos), a energia mecânica se mantém constante.

Sistema conservativo – E_M = Constante

A unidade de Trabalho e Energia é o JOULE (J).

A unidade de potência é o WATT (W).

Para as outras grandezas físicas envolvidas, temos no Sistema Internacional:

F – força (N)

S – deslocamento (m)

m – massa (kg)

v – velocidade (m/s)

g – aceleração gravitacional (10 m/s²)

h – altura (m)

k – constante elástica (N/m)

x – deformação da mola (m)

∆t – intervalo de tempo (s)

OBSERVAÇÃO

COMO FONTES DE ENERGIA PODE CAIR NO ENEM?

A utilização dos recursos para a produção de energia elétrica deve ser sempre pensada em função dos recursos que cada país dispõe. Dentro das suas características, cada região possui maior potencial para utilizar determinada fonte de produção de energia, de modo a produzir sem gerar grandes impactos no ambiente.