Física trabalho e energia

ETAPA PRÉ-VESTIBULAR TUTOR: WALTER ALENCAR DE SOUSA

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TRABALHOMEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/

VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIAQuem ganhou energia: recebeu trabalhoQuem perdeu energia: realizou trabalho

TRABALHO foi realizado pela pessoa sobre a caixa: pessoa perde energia química (processos biológicos internos) e caixa ganha energia cinética e energia térmica por causa do atrito.


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TRABALHO FOI REALIZADO PELO HALTEROFILISTA PARA LEVANTAR O PESO: aumentou a energia potencial do halteres diminuiu a energia do atleta

FORÇA SÓ REALIZA TRABALHO QUANDO HÁ DESLOCAMENTO DO PONTO DE APLICAÇÃO

NÃO HÁ REALIZAÇÃO DE TRABALHO PELO HALTEROFILISTA SOBRE O HALTERE QUANDO O MESMO ESTÁ PARADO NO ALTO

Trabalho nos interno ao organismo do halterofilista para manter os músculos retesados 3


ATRIBUTOS DA DEFINIÇÃO DE TRABALHO

1. Medida da energia transferida entre dois sistemas

2. Necessário haver deslocamento do ponto de aplicação da força

3. Força perpendicular ao deslocamento não realiza trabalho

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TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE(unidade joule 1 J = 1 N.m)

Componente da força na direção do movimento é que realiza o trabalho

Quando F “ajuda o movimento” -> Energia Cinética Aumenta W é +Quando F “atrapalha” o movimento -> Energia Cinética Diminui W é -

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TRABALHO DA FORÇA CENTRÍPETA É NULO

FORÇAS PERPENDICULARES AO DESLOCAMENTO NÃO REALIZAM TRABALHO PORQUE NÃO CAUSAM

VARIAÇÃO NA ENERGIA CINÉTICA6


POTÊNCIATaxa temporal com que trabalho é realizado/a

energia é transformadaPmedia = W / Δ t Unidade watt (W) 1 W = 1 J / 1s1 kW = 10³ W1 HP = 746 W 1 CV = 735 WCarro 1.6 ~ 100 CV

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Lâmpada de 60 W 60 J / sChuveiro elétrico 2600 W – 6800 WTV 105 W Geladeira 101 W Home-Theater 30 a 130 W

Usina Jorge Lacerda 700 MW Angra I 500 MW Angra II 1000 MWItaipu 12000 MW

kWh medida de energia 1000 W em uma hora Preço do kWh (abril 2011) ~ R$ 0,4

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• Energia Mecânica• Energia é a capacidade de executar um trabalho.• Energia mecânica é aquela que acontece devido ao

movimento dos corpos ou armazenada nos sistemas físicos.• Dentre as diversas energias conhecidas, as que veremos no

estudo de dinâmica são:• Energia Cinética;• Energia Potencial Gravitacional;• Energia Potencial Elástica;

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• ENERGIA CINÉTICA• É a energia ligada ao movimento dos corpos. Resulta

da transferência de energia do sistema que põe o corpo em movimento.

• Sua equação é dada por:

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• Energia Potencial Gravitacional • É a energia que corresponde ao trabalho que a força

Peso realiza.• É obtido quando consideramos o deslocamento de

um corpo na vertical, tendo como origem o nível de referência (solo, chão de uma sala, ...).

• Enquanto o corpo cai vai ficando mais rápido, ou seja, ganha Energia Cinética, e como a altura diminui, perde Energia Potencial Gravitacional

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• Energia Potencial Elástica Corresponde ao trabalho que a força Elástica

realiza.

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• Conservação de Energia Mecânica• A energia mecânica de um corpo é igual a

soma das energias potenciais e cinética dele.• Então:

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A energia esta envolvida em todas as ações que ocorrem no Universo.

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enérgeia

ENERGIA

Capacidade de um agente para realizar

trabalhoProdução de

movimento contra uma resistência

Origem da palavra ENERGIA

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Energia é habilidade para realização de certo trabalho.

IluminaçãoCrescimento AquecimentoMovimento

Comunicação

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A Energia pode se tornar presente sob diversas formas

Energia Radiante ou

Luminosa

Energia Química

Energia Mecânica•Potencial Gravitacional•Cinética

Energia Interna Energia Elétrica

Energia NuclearEnergia Eólica

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Conversores

mecanismos,

naturais ou inventados,

transformam energia

de uma forma para outra.

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Lei da Conservação da Energia1o Princípio da Termodinâmica

O uso da energia implica em transformá-la

de uma forma para outra...

Energia total antes da explosão = Energia total após

a explosão

porém ela, a energia, não é criada nem destruida.

Sejam quantas forem as transformações, a quantidade total de energia no Universo permanece constante.

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As transformações não alteram a quantidade de energia do Universo. Embora permaneça inalterada, ...

... em cada transformação, a parcela da energia disponível torna-se cada vez menor.

2o Princípio da Termodinâmica

Na maioria das transformações parte da energia converte em calor...

... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança torna-se , cada vez menos disponível, para realização

de trabalho.

A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.

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Fontes de energia

Fontes Primárias

Recursos enérgéticos disponíveis na natureza ou que dela podem

ser obtidos de forma direta.

Ex. PETRÓLEO

Transformação

Fontes Secundárias

Produtos energéticos oriundos de Fontes Primárias mediante processo de transformação.

Ex. ÓLEO DIESEL

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Fontes Primárias de Energia

PetróleoGás Natural

Carvão mineralMinério de Urânio

Biomassa

SolVento

Hidráulica

Fontes Não Renováveis•Milhões de ano para a formação

•Suprimento limitado

Fontes RenováveisRecompostas em curto espaço de tempo

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Fontes Alternativas de Energia

Energia Solar

Energia Eólica

Biomassa

PCH’s

Mare-Motriz

Células Combústivel

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Energia SolarAquecimento

de edifícios

Sistema Passivo

Sistema Ativo

Coleta e transporta calor por meios

naturais

Usa dispositivos e equipamentos

mecânicos para transportar calor

Termo Solar

RadiaçãoConvecçãoCondução

Produção de

eletricidade

Solar Fotovoltáico

Efeito Fotovoltáico Radiação solar diretamente em

eletricidade 27


Energia eólica

Captada por sistema de hélices, a energia eólica é

transformada em eletricidade nos aerogeradores.

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PCH Pequena Central Elétrica

PCH’sGeração de eeletricidade de

baixo impacto no ecossistema.

Potência entre 1 e 30 MW

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Primeira Usina Maremotriz - 1966Estuário do rio Rance – FrançaDiferença de altura média: 8,2 m Potencia: 240 MW

Energia Maremotriz

As marés que animam os oceanos é fonte de energia

mecânica, limpa e inesgotável que pode ser captada por

turbinas para gerar eletricidade.

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BiogásEquivalências Energéticas:

1 m 3 de Biogás = 6.000 Kcal - é equivalente a:

1,7 m3 de Metano

1,5 m3 de Gás de Cidade

0,8 L de Gasolina

1,3 L de Álcool

2 Kg de Carboneto de Cálcio

0,7 L de Gasóleo

7 Kw h de Eletricidade

2,7 Kg de Madeira

1,4 Kg de Carvão de Madeira

0,2 m3 de Butano

0,3 m3 de Propano

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Biodiesel

matéria-prima em diversos ramos da indústria

cosméticos, remédios e explosivos.

Fonte PrimáriaSoja, girassol, mamona, algodão, amendoin, etc

UsoMotores de veículos

Geração de eletricidade (bioeletricidade)

Fonte SecundáriaÓleos vegetais

respectivos

Reação com álcoolcatalisador

Biodísel, o “diesel natural”

Poder calorífico

9.500 kcal/kg

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Cana de açucar

O etanol combustível é composto, aqui no Brasil, de 96% de etanol e 4% de

água.Aparece na nossa gasolina, como substituto do chumbo, com 22%,

formando o chamado gasool.

Etanol – Álcool Etílico

C2H5OH

Bagaço

Cogeração

Calor

Eletricidade

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Impactes ambientaisEnergia solar: Energia limpa.

Ao instalar uma central fotovoltaica altera-se a paisagem existente e o equilíbrio natural.

Energia eólica: Energia limpa.

Os parques eólicos alteram a paisagem.

Se for colocado em rotas migratória pode provocar a morte de muitas aves.

Energias renováveis

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Energia da geotérmica:

Energia limpa.

A libertação de vapor a alta pressão provoca poluição sonora e a libertação de calor altera o ecossistema em redor.

Impactes ambientais

Energia da biomassa:

Energia limpa.

A produção de electricidade através da combustão liberta gases nocivos e partículas para a atmosfera, contribuindo para o aquecimento global.

Energia hidráulica:

Energia limpa.

As centrais hidroeléctricas (barragens) provocam inundações alterando o equilíbrio dos ecossistemas.

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Impactes ambientaisEnergias não renováveis

Energia nuclear:

Energia poluente.

É altamente perigosa.

Em caso de acidente liberta-se radioactividade que é prejudicial a qualquer organismo, permanecendo no meio durante muito tempo.Energia dos combustíveis fósseis:

Energia poluente.

Alteram os habitats naturais onde se efectuam as extracções .

A queima dos combustíveis liberta para a atmosfera gases poluentes.

A exploração dos combustíveis fósseis conduz ao seus esgotamento uma vez que as reservas são cada vez menores.

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ENEM 2011Os biocombustíveis de primeira geração são derivados da soja,

milho e cana-de-açúcar e sua produção ocorre através da fermentação. Biocombustíveis derivados de material celulósico ou bicombustíveis de segunda geração — coloquialmente chamados de “gasolina de capim” — são aqueles produzidos a partir de resíduos de madeira (serragem, por exemplo), talos de milho, palha de trigo ou capim de crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as matérias-primas são baratas e abundantes.

DALE, B. E.; HUBER, G. W. Gasolina de capim e outros vegetais. Scientific American Brasil. Ago. 2009, no 87 (adaptado).

O texto mostra um dos pontos de vista a respeito do uso dos biocombustíveis na

atualidade, os quais:

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A)oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto custo, sua implantação não gera empregos, e deve-se ter cuidado com o risco ambiental, pois eles oferecem os mesmos riscos que o uso de combustíveis fósseis

B)sendo de segunda geração, são produzidos por uma tecnologia que acarreta problemas sociais, sobretudo decorrente do fato de a matéria-prima ser abundante e facilmente encontrada, o que impede a geração de novos empregos.

C)sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por tecnologias que devem passar por uma avaliação criteriosa quanto ao uso, pois uma enfrenta o problema da falta de espaço para plantio da matéria-prima e a outra impede a geração de novas fontes de emprego

D)são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente e podem propiciar a geração de novos empregos, entretanto, para serem oferecidos com baixo

custo, a tecnologia da degradação da celulose nos biocombustíveis de segunda geração

deve ser extremamente eficiente.

E) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois a substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda uma cadeia produtiva na medida em que exclui diversas fontes de emprego nas refinarias, postos de gasolina e no transporte de petróleo e gasolina.

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Education

Física trabalho e energia