Energia mecanica

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FÍSICA

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 RetilíneoUniformemente 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 àposição 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 dadapela 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, verlocidade 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)

Esse trabalho representa a energia potencial armazenada na mola, tomando como referência a mola em sua posição natural: EP =
kx 2 2

Energia potencial gravitacional Considere o corpo de massa m colocado no ponto A a uma altura h do solo. Ao abandonarmos o corpo, este adquirirá velocidade v e uma quantidade de energia cinética dada por
mv 2
2

K → Constante elástica. Unidade [ N/m ].4. CONSERVAÇÃO DA ENERGIA CA MECÂNI-

. De onde veio esta

energia? Lembre-se de que energia não pode ser criada. Dizemos que a energia cinética veio da transformação de uma quantidade de energia armazenada no sistema devido à posição do corpo em relação ao solo
Editora Exato 26

A energia nunca é criada ou destruída. Ela se transforma de um tipo em outro, ou outros. Em um sistemaisolado, o total de energia existente antes de uma transformação é igual ao total de energia após a transformação. Esse princípio é chamado princípio de conservação da energia.

Sistemas conservativos Quando nos referimos a um sistema, estamos falando de uma porção do universo que está sob observação. Os sistemas em questão são conjuntos de corpos que interagem entre si. Nos sistemas conservativos,somente forças conservativas realizam trabalho. Nesse tipo de sistema, toda a diminuição de energia potencial corresponde a um aumento de energia cinética, e viceversa. Dessa forma, a soma da energia cinética com a energia potencial é constante. Chamamos de energia mecânica (E ) de um determinado corpo a soma da energia cinética (E ) com a energia potencial (E ) desse corpo.
m c

Ep=mgh

5mmv 2
2

Ec=

Portanto:
E c = Ep mv 2 = mgh 2 1.v 2 = 1.10.5 2 v2 = 50 → v 2 = 100 2 v = 100 → v = 10m / s

p

Em = Ec + EP Em um sistema conservativo, a energia mecânica é sempre constante.
ESTUDO DIRIGIDO

EXERCÍCIOS\

1

Escreva a fórmula para se calcular a energia cinética, dando o nome de cada termo.

1

Calcule a energia cinética de um corpo de 2kg que se desloca a uma...
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