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A energia e sua conservação
Energia, formas de energia e
conservação
O conceito de Energia é um dos
conceitos essenciais para a Física.
Nascido no século XIX, pode ser
encontrado em todos os conteúdos da
Física
(mecânica, termodinâmica, eletromagn
etismo, mecânica quântica, etc.) assim
como em outras disciplinas, como na
Química e Biologia.
Energia, formas de energia e
conservação
• A ciência define o conceito de energia
como o potencial inato para a realização
de trabalho.
• A energia não pode ser criada, nem
destruída, podendo ser apenas
transformada de uma forma para a outra.
Energia, formas de energia e
conservação
Enquanto uma lâmpada
incandescente está
ligada ela transforma
energia elétrica,
principalmente, em
energia luminosa e
térmica.
Energia, formas de energia e
conservação
O chuveiro elétrico
transforma energia
elétrica em energia
térmica. O mesmo
processo é apresentado
por um aquecedor.
Energia, formas de energia e
conservação
Na utilização de um
arco e flecha, a
energia potencial
elástica é
transformada em
energia cinética.
Energia, formas de energia e
conservação
Em uma usina
hidrelétrica, a energia
potencial gravitacional
é transformada em
energia cinética durante
a descida da água.
Energia, formas de energia e
conservação
Quando analisamos os diversos
fenômenos a partir das transformações de
energia ocorridas no processo, podemos
fazer uso da noção de conservação: a
soma das quantidades das diferentes
formas de energia é constante em todos
os momentos do processo.
Energia, formas de energia e
conservação
Tipo de energia Relaciona-se com...
Energia Cinética Corpos em movimento
Energia Potencial
Gravitacional
Altura de objetos em
relação à um nível
Energia Potencial
Elástica
Deformação de materiais
(como molas ou elásticos)
A física adota diversos tipos de energia como objeto
de estudo. Nesta etapa, três tipos de energia serão
estudos mais detalhadamente.
Energia Cinética
A energia cinética é um tipo de energia que só
existe quando há velocidade, ou seja, quando há
movimento em relação a um determinado
referencial.
Além da velocidade, a massa do objeto também
influencia na quantidade de sua energia cinética.
Quanto maior a massa, maior o valor da energia
cinética.
Energia Cinética
Um caminhão em movimento possui
uma quantidade maior de energia cinética
que um carro que se movimenta com a
mesma velocidade.
Energia Cinética
A quantidade de energia cinética corresponde ao
produto entre a massa do objeto (m) e o
quadrado do módulo de sua velocidade
(v2), dividido por 2.
2
2
.v m Ec
A unidade adotada para
energia é Joule (j).
Para satisfazer esta
convenção a massa deve
ser medida em kg e a
velocidade em m/s.
Energia Potencial Gravitacional
A interação entre a Terra e os demais objetos é de
natureza atrativa e denominada gravitacional. É
por isso que qualquer objeto, desprovido de
propulsão, retorna ao solo após ser lançado para
cima.
Energia Potencial Gravitacional
A quantidade de energia potencial desta interação
gravitacional entre a Terra e um objeto depende:
• da gravidade local
• da massa do objeto
• da distância entre o
objeto e a Terra
(altura)
Energia Potencial Gravitacional
A quantidade de energia potencial gravitacional
pode ser obtida pelo produto entre a massa do
objeto (m), o módulo da aceleração gravitacional
(g) e a altura (h).
h . g . m EpA massa é medida em
kg, a aceleração
gravitacional em m/s2 e
a altura em m.
Transformação e conservação da energia
Cinética e Potencial gravitacional
Exemplo
• Quando um objeto é lançado
verticalmente para cima, ele parte
com uma certa velocidade inicial.
• À medida que ganha altura, sua
velocidade diminui em módulo.
• No ponto mais alto da trajetória, a
velocidade é zero.
O movimento de subida da bola
pode ser analisado a partir das
transformações de energia.
Quatro
instantes na
subida
Energia
cinética
Energia
Potencial
Gravitacional
Desprezando-se o atrito e utilizando o princípio de
conservação da energia, percebe-se que a soma das
quantidades das duas formas de energia é sempre
constante.
Energia Cinética
Energia Potencial
Gravitacional
A soma da energia potencial
com a energia cinética é
denominada energia mecânica.
Esta energia se conserva na
ausência de atrito.Energia Mecânica
Transformação e conservação da energia
Cinética e Potencial gravitacional
Em uma montanha-russa
ocorrem sucessivas
transformações de energia
potencial gravitacional em
cinética e vice-versa.
Durante a descida a
energia potencial
gravitacional é convertida
em energia cinética.
Durante a subida a
energia cinética é
convertida em energia
potencial gravitacional.
Energia Potencial Elástica
Quando uma mola é esticada ou
comprimida – deformada – ela adquire uma
energia denominada potencial elástica.
Em uma máquina de Pinball, uma esfera adquire movimento a partir da transformação de energia potencial elástica em energia cinética.
Para iniciar o jogo a mola é
comprimida. Ao retornar para a
posição natural a mola empurra
a esfera, que adquire velocidade.
Energia Potencial ElásticaA quantidade de energia potencial elástica
armazenada em uma mola depende da variação
do comprimento sofrido pela mola (deformação) e
de sua constante elástica.
A mola possui um comprimento
original quando não está submetida
a nenhuma força.
Quando uma força atua na mola seu
comprimento varia.
No exemplo ao lado, o X simboliza a
variação do comprimento da mola
Energia Potencial ElásticaA constante elástica de uma mola está
associada à sua rigidez.
Maior Rigidez
Maior constante
elástica
Menor Rigidez
Menor constante
elástica
Energia Potencial Elástica
A constante elástica de uma mola está
associada à sua rigidez.
Maior Rigidez
Maior constante
elástica
Menor Rigidez
Menor constante
elástica
A constante elástica K pode
ser calculada através da lei
de Hooke.
X
FK
Energia Potencial Elástica
A quantidade de energia potencial elástica
corresponde ao produto da constante
elástica da mola (K) pelo quadrado da
variação de seu comprimento (x2), dividido
por 2.
2
. 2XKEpe
A constante elástica K é
medida em N/m e a
deformação X é medida
em m.
Desprezando-se o atrito e utilizando o
princípio de conservação da
energia, percebe-se que a soma das
quantidades das duas formas de energia
(potencial elástica e cinética) é sempre
constante.
Transformação e conservação da energia
Cinética e Potencial elástica
Potencial
Elástica
Cinética Mecânica
E N E R G I A
