Energia mecânica

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Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho. [1]

Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia cinética, relacionada ao movimento de um corpo, com a energia potencial, relacionada ao armazenamento podendo ser gravitacional ou elástica.[1]

\ E_m=E_c+E_p

Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento.[1] A energia mecânica " \ E_m " que um corpo possui é a soma da sua energia cinética " \ E_c " mais energia potencial " \ E_p ".

Energia mecânica da bola de basquete sendo transformada, ora em energia potencial gravitacional, energia cinética ou energia potencial elástica. A cada quique da bola parte da energia é dissipada na forma de energia térmica e energia sonora

Uma força é classificada como sendo conservativa quando um trabalho realizado por ela para movê-lo de um lugar a outro é independente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e transportá-lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando circularmente ou um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa. Um exemplo de força não conservativa é a força de atrito que também é chamada força dissipativa.

Há uma lei fundamental da Física que é a da conservação da energia mecânica de um corpo: E = K + U = constante, se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice-versa de modo a manter E constante.

Considere que uma bola com massa m = 0,6 kg, na mão de uma pessoa está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é U = mgh = 24 joules sendo g = 10 m/s², a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, sua velocidade = 0 e portanto sua energia cinética também é igual a zero:K = 1/2(mv²) = 0. Assim sua energia mecânica total é E = 24 J. Ao ser lançada, essa bola atinge o solo e sua altura ficará igual a 0, e sua U = 0. Como há conservação de energia mecânica, sua energia cinética ficará sendo K = 24 J. Deste valor podemos obter o valor da velocidade instantes antes de atingir o solo: v = 8,94 m/s. Quanto maior a altura de onde é lançada a bola, maior a velocidade atingida ao atingir o chão. Vale o contrário, isto é, quanto maior a velocidade, maior a altura atingida.

Assim, se um atleta quer saltar uma boa altura h, é preciso correr muito para atingir uma velocidade alta. É isso que fazem os atletas que praticam salto em altura, salto tríplice, saltos com evoluções em ginástica olímpica. Também pode ser dividida em: Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica. A energia mecânica é a energia de movimento.

Equações[editar | editar código-fonte]

Energia Mecânica: \ E_m=E_c+E_p

Para

Energia Cinética: \ E_c=\frac{1}{2} m v^2 (translação) \ + \frac{1}{2} I \omega^2 (rotação)

Energia Potencial Gravitacional: \ E_{pg}=mgh

Energia Potencial Elástica: \ E_{pe}=\frac{1}{2} k x^2


Atenção: podem ocorrer as duas energias potenciais, então a fórmula será:

Energia Mecânica: \ E_m=E_c+E_p

Equações Diferenciais[editar | editar código-fonte]

dw (trabalho) = dT (T é a energia cinética)

dw (trabalho) = -dV (V é a energia potencial) -> quando a dw é diferencial exata (não depende do percurso)

se a força é conservativa, resulta:

dT=-dV => dT + dV = 0 => T + V = Constante, ou seja a energia mecânica (o trabalho de uma força) não varia ao longo do "caminho".

Legenda[editar | editar código-fonte]

  •  k =constante elástica
  •  g =aceleração da gravidade (~9,81 m/s²) (constante)
  •  E_c =energia cinética
  •  m =massa (kg)
  •  I =Momento de Inércia (kg*m²)
  •  \omega (letra grega ômega) = velocidade angular (rad/s)
  •  w =trabalho (J)
  •  E_{pg} =energia potencial gravitacional
  •  E_{pe} =energia potencial elástica
  •  h =altura (m)
  •  v =velocidade (m/s)
  •  x =elongação ou deformação da mola
  • delta T e delta S também servem para resolver fórmulas de energia mecânica e potencial



Ver também[editar | editar código-fonte]


Predefinição:Físico-química

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Referências

  1. a b c RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.; Física 1, 5ª ed., LTC: Rio de Janeiro, 2011, 390 pp.