Física o que é Física?



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ENERGIA MECÂNICA


Uma das formas de energia, que chamamos de energia mecânica, que pode ser das seguintes formas: energia cinética, potencial gravitacional ou ainda, potencial elástica. Cada uma delas depende das condições à que o corpo está sujeito.


A energia cinética relaciona-se com os corpos em movimento. Para calcularmos a energia cinética devemos conhecer a massa do corpo (em kg) e a velocidade do mesmo em (m/s).

A unidade de medida da energia, no sistema internacional de unidades é Joule (J).

A equação que nos permite calcular a ENERGIA CINÉTICA é :
Ec = m v2/2
A energia potencial gravitacional relaciona-se com a posição de um corpo, com relação a um referencial. Se o referencial é a Terra, fazemos h = 0 a altura correspondente ao solo. Se o referencial for modificado, a equação da energia potencial gravitacional também será. O cálculo da ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL requer o valor da aceleração da gravidade (g) local uma vez que, essa energia deve-se à atração de massas e pode variar de acordo do a localização do corpo.
Usamos a equação:
Ep = m.g.h
Para determinarmos o valor da energia potencial em Joules, a massa deverá estar em quilogramas (kg) , a altura “h” em metros (m) e a aceleração da gravidade “g” em m/s2.
Finalmente a energia potencial elástica deve-se à deformação de um sistema, como por exemplo a energia armazenada quando esticamos um estilingue.
Toda a variação de energia representa a realização de um Trabalho Mecânico pelo sistema ou sobre o sistema. O conceito de Trabalho envolve a utilização de energia assim como podemos estabelecer que não existe Trabalho sem variação de energia ou vice-versa.
Vale ainda lembrar que não existe criação e nem destruição de energia no universo, existe apenas a transformação desta.

Exemplos:


  1. Determine qual é o valor da energia cinética associada a um móvel de massa 1500kg e velocidade de 20m/s.

Resolução:
Ec = m v2/2

E c = 1500 x 202/2

Ec = 1500 x 400/2

Ec = 300.000 J

Que podemos escrever como:


Ec = 3 . 10 5 J




  1. Qual é o valor da energia potencial gravitacional associada a uma pedra de massa igual a 20 kg quando esta se encontra no topo de um morro de 140 m de altura em relação ao solo?

Resolução:

Ep = m.g.h

Ep = 20.10.140


Ep = 28 000 J




  1. Uma pedra de massa igual a 5 kg estava a uma altura de 50m do solo e cai. O valor da energia potencial gravitacional desta pedra na metade da queda é:

a) 2500 J b) 1250 J c) 5000 J................d) 1000 J e) zero



Resolução:

Ep = m.g.h mas na metade: Ep =

Ep =

Ep = 1250 J

Alternativa : b

Exercícios:

Em todos os problemas considere g = 10 m/s2




  1. Determine a energia potencial gravitacional de um homem, de massa 80kg quando este se encontra:

  1. no telhado de uma residência de 2,5 m de altura;

  2. no alto de um edifício de 80 m;

  3. em cima de um morro de 2200 m.




  1. Um vaso de 2,0 kg está pendurado a 1,2 m de altura de uma mesa de altura 0,40m de altura. Determine a energia potencial gravitacional do vaso em relação:

  1. à mesa;

  2. ao solo.




  1. Duas lagartixas idênticas estão no teto de uma sala. As duas possuem a mesma energia potencial? Explique.




  1. Um avião voa com velocidade de 900 km/h a 10.000m de altura. Como poderemos determinar a energia potencial e a energia cinética de um passageiro do avião?




  1. Um automóvel de massa 800 kg tem velocidade de 18 km/h e acelera até alcançar 90 km/h. Calcule:

a) a energia cinética inicial do automóvel;

b) a energia cinética final deste automóvel;

c) o Trabalho realizado pela força motriz do automóvel.



  1. (Fuvest-SP) No rótulo de uma lata de leite em pó está escrito: energético 1509 J por 100 g (361 kcal). Se toda energia armazenada em uma lata que contém 400 g de leite for utilizada para levantar um objeto de massa 10 kg, qual seria a altura atingida por este objeto?

a) 25 cm b) 15 m c) 400 m d) 2km ........... e) 60 m
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA

Observamos que a queda de um objeto faz com que a sua energia potencial diminua. Até quando ela vai diminuir? Para onde vai esta energia?

Existe um princípio científico, denominado princípio da conservação de energia que afirma que no universo a energia não pode ser criada e nem destruída, apenas transformada.

Assim, podemos concluir que a energia potencial durante a descida em queda livre do corpo será transformada em energia cinética (à medida que a velocidade vai aumentando).

Se a energia dissipada por atrito com o ar puder ser desprezada (assim como qualquer outra energia não mecânica) a energia cinética do objeto ao atingir o solo terá o mesmo valor da energia potencial gravitacional associada ao corpo na altura máxima.

Um problema modelo de conservação de energia mecânica é o da montanha russa ideal.

O carrinho é levado para o alto de uma rampa e parado neste ponto mais alto da trajetória. Então começa a descida. A energia cinética vai aumentando à medida que o carrinho desce e no solo terá o valor da energia potencial do carrinho no ponto mais alto da trajetória.

Entretanto, sabemos que este é um modelo ideal, na realidade ouvimos muito barulho quando estamos descendo neste brinquedo, transformação de energia mecânica em energia sonora, e também há dissipa;cão de energia em forma de calor. Sabe-se que alguns brinquedos utilizam parte desta energia dissipada transformada em energia elétrica que acende as luzes do próprio brinquedo.

Lembramos então que, quanto maior a altura que o carrinho desce, maior será a velocidade que ele chegará ao solo. Vamos equacionar e verificar que a massa do carrinho não é envolvida no cálculo desta altura.

Chamaremos Em(1) = Ep1 + Ec1 a energia mecânica no ponto mais alto e



Em(2) = Ep2 + Ec2 a energia mecânica do ponto mais baixo. Se houver conservação de energia mecânica Em(1) terá o mesmo valor de Em(2):

Em(1) = Em(2)

Ep1 + Ec1 = Ep2 + Ec2

mgh + 0 = + 0 cancelando-se as massas:


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