Energia mecanica
ENERGIA MECÂNICA E SUA CONSERVAÇÃO
1. INTRODUÇÃO
“Na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.” Nas aulas anteriores, estudamos problemas que podiam ser resolvidos com a aplicação das leis de Newton. Nessas situações, a aceleração escalar dos corpos se apresentava constante e os demais cálculos decorrentes foram resolvidos com as expressões do Movimento Retilíneo Uniformemente Variado. Em muitos casos, a aceleração é variável e as expressões conhecidas até então não são mais válidas. Várias dessas questões são resolvidas com o conceito de trabalho e energia que serão estudados a seguir. A energia pode ser classificada em vários tipos. Em Mecânica, temos a energia cinética, que é associada ao movimento do corpo, e a energia potencial, que é associada à posição que o corpo ocupa em relação a um referencial. Se um corpo está em repouso a uma altura h qualquer, ele possui energia potencial; ao ser abandonado, essa energia se transforma em energia cinética (de movimento). Estudaremos a seguir a Energia Mecânica dos sistemas e sua conservação.
2. ENERGIA CINÉTICA (EC)
(ou qualquer outro referencial). Tal energia, dita potencial gravitacional, é dada pela expressão:
Ep = mgh
m A
V0 = 0
h B
V
solo
Na posição A, o corpo não possui energia cinética, e sim a capacidade potencial de tê-la. Dessa maneira, na posição A, o corpo tem uma energia, relacionada à sua posição, ainda não transformada em cinética. Energia potencial elástica
F
Consideremos a figura, em que uma partícula de massa m possui, num determinado instante t, ver locidade v sobre um plano horizontal. Associamos ao movimento da partícula uma quantidade de energia dita cinética.
V m
x
Uma mola que apresenta um comprimento nav tural, ao ser comprimida por uma força F , sofre uma deformação x. O trabalho realizado para deformar a mola é dado por:
2
EC =
mv 2
τ=
kx 2 2
Unidade - Sistema internacional joule [ J ].
3. ENERGIA POTENCIAL (EP)