Sou mais Enem | Energia Mecânica - Questões principais
Energia Mecânica - Questões principais
Energia é tema certo do Enem. E tem muita coisa para falar. Vamos lá
As grandezas Trabalho e Energia são grandezas de mesma dimensão. Realizar trabalho é fazer uma transferência de energia entre os corpos. Mas o que é energia? Definir energia é muito difícil, mas podemos tentar entender como "algo" que pode ser guardado ou usado e em diferentes formas. Essas formas estão presentes no dia a dia: energia térmica, mecânica, elétrica, eólica, nuclear, química, etc. Energia é uma palavra para designar uma quantidade que pode ser expressa matematicamente e que não se altera após mudanças possíveis que ocorram na natureza.
Aqui vamos nos ater a energia mecânica que é a soma da energia potencial com a cinética. A energia potencial é o "joule guardado", isto é, a energia que está disponível para ser usada, aguardando para ser usada. A energia cinética é a energia do movimento, é o "joule usado", é o trabalho sendo realizado.
A unidade de energia é o joule (J) no Sistema Internacional. A energia possui ainda outras unidades usuais (caloria [cal], quilowatt-hora [kWh] , eletron-volt [eV] entre outras) que dependem mais do hábito cotidiano do que da ciência. Você já imaginou perguntar quantos kWh tem um iogurte?
EMECANICA = EPOTENCIAL + ECINÉTICA
(é necessária a deformação no meio elástico)
(é necessário que o móvel esteja em movimento)
Teorema da Energia Cinética. (Ja visto na aula Trabalho: O que é afinal?)
O trabalho da força peso possui a mesma fórmula da energia potencial gravitacional. O trabalho da força elástica possui a mesma fórmula da energia potencial elástica. A energia que se acumula devido a uma força é transformada pelo trabalho daquela força. Assim a força resultante é a força que provoca a variação da energia cinética.
Quando aplicamos o Princípio da Conservação de Energia em sistemas mecânicos estamos dizendo que a energia mecânica será mecânica até o fim do processo, isto é, não será transformada em outra forma de energia.
EMEC INICIAL = EMEC FINAL
Quando a energia mecânica se torna outra forma de energia (usualmente calor) o sistema é chamado de não conservativo (aparecem forças dissipativas), mas observe que mesmo um sistema chamado de não conservativo é na verdade um sistema conservativo quando tratamos da totalidade das energias envolvidas.
EMEC INICIAL = EMEC FINAL + CALOR
Um corpo desce por uma rampa sem atrito a partir do repouso de um ponto A. A velocidade do corpo ao final da rampa ao passar pelo ponto B é:
O sistema é conservativo, pois não há força dissipativa (atrito), logo a energia é mecânica durante todo o processo.
Usando o plano inferior como plano horizontal de referência (PHR) podemos observar que no início (ponto A) o corpo só possui altura (não possui velocidade, nem há nada elástico no processo).
No ponto B o corpo só terá velocidade. Assim em A existe energia potencial gravitacional e em B existe apenas energia cinética.
c) 64 J
O sistema é classificado como não conservativo, pois parte da energia mecânica deixa de ser mecânica e passa a ser calor.
Vamos calcular a energia mecânica inicial
EMEC INICIAL = mgh = 2 . 10. 5 = 100 J
Vamos calcular a energia mecânica final
Então a energia transformada em calor é
EMEC INICIAL - EMEC FINAL = 100 – 64 = 36 J
Ou a variação de energia mecânica é:
EMEC FINAL - EMEC INICIAL = 64 – 100 = - 36 J
Aqui o sinal negativo indica uma "perda" de energia.
Observe que usando o Princípio da Conservação de Energia é preciso escrever que ao final do processo houve o surgimento da energia térmica (calor).