Trabalho e energia mecanica

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UNIDADE VI: Trabalho e Energia Mecânica

Física I

Unidade VI: Trabalho e Energia Mecânica

pág.71

6.1- Introdução Embora não se tenha uma definição de energia, podemos dizer que a presença de energia implica a possibilidade de produzir movimento. A energia que uma pessoa armazena ao alimentar-se, por exemplo, possibilita o funcionamento de seus órgãos, permite que ela se movimente emova outros corpos. A energia dos combustíveis usados nos automóveis também possibilita seus movimentos. Da mesma forma, a energia elétrica produzida por uma bateria possibilita o movimentos de elétrons em fios condutores. É de fundamental importância o Princípio da Conservação da Energia: não se cria nem se destrói energia; o que ocorre frequentemente é a conversão de uma modalidade de energia emoutra. Para exemplificar conversões de energia, consideremos uma mola elástica relaxada, ou seja, não deformada (figura 1). Uma mola gasta uma parcela de sua energia para comprimir essa mola. Para isso, exerce na mola uma força e provoca um deslocamento de sua extremidade: dizemos que essa força realiza um trabalho. Esse trabalho corresponde à energia transferida da pessoa para a mola. A (figura 2)representa um carrinho C, colocado junto à mola comprimida. Ele só não se move porque a trava T não permite. A mola comprimida armazena de fato energia, já que é capaz de produzir movimento. Essa energia, porém, não se manifesta, a menos que se retire a trava T. Por isso, a energia armazenada na mola é denominada energia potencial, isto é, que pode manifestar-se. O nome completo dessa energia éenergia potencial elástica Epel , porque está armazenada num corpo elástico deformado. Retirando a trava, a energia potencial da mola se manifesta: a mola se distende, exercendo uma força no carrinho e produzindo um deslocamento. Novamente temos uma força realizando trabalho, e esse trabalho corresponde à energia transferida da mola para o carrinho (figura 3). A energia que o carrinho adquiriu édenominada energia cinética (Ec ): é a energia que um corpo possui por estar em movimento. Em um ponto qualquer entre a mínima deformação da mola e a máxima deformação da mola, teremos no problema as duas energia juntas, a cinética referente ao movimento do carrinho e a potencial referente a compressão da mola. A soma destas duas energias chamamos de energia mecânica.

Em = E c + Ep
É importantesalientar que tanto o trabalho como as diversas formas de energia são grandezas escalares.
C

Comentário: Vc encontra várias mãozinhas desta no Corel Desenho - Wingdings

Mola relaxada

Mola relaxada T

6.2- Trabalho de uma Força Constante: Consideremos Uma força constante F atuando numa partícula enquanto ela sofre um deslocamento d , do ponto A ao ponto B . O trabalho realizado por essaforça nesse deslocamento, sendo q o ângulo entre F e d, é a grandeza escalar tF , definida por:

(Figura 1)

Plano liso

(Figura 2)

Plano liso

(Figura 3)

Plano liso

tF = F . d . cos q
F
A

q

d

Casos particulares: · Se q = 0 : t = F . d . cos 0 = +F . d · Se q = 180º : t = F . d . cos 180º = - F . d · Se q = 90º : t = F . d . cos 90º = 0
B

(Unidade no SI: joule = J)(J = N . m)

O trabalho é positivo (ou motor) quando F atua a favor de d (0 £ q < 90º) e negativo (ou resistente) quando F atua contra d (90º < q £ 180º). Com exceção de algumas forças

Prof. Hélder M. Medeiros

http://sites.uol.com.br/helderjf

denominadas forças conservativas, que serão estudadas mais adiante , podemos dizer que o trabalho é positivo quando a força atua de modo aaumentar a quantidade de energia mecânica e é negativo quando ela atua de modo a fazer essa quantidade de energia diminuir.
1

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EXERCÍCIOS DE APRENDIZAGEM: 01) Uma força F, constante, de intensidade 50 N, atua sobre um ponto material como se vê na figura abaixo. Calcule o trabalho realizado por...
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