TRABALHO E ENERGIA

ENERGIA

CONCEITO FUNDAMENTAL NA FÍSICA E NA VIDA COTIDIANA

CRISE ENERGÉTICA: POUPAR PARA O FUTURO

VITAMINAS: PARA TERMOS MAIS ENERGIABEBIDAS ENERGÉTICAS(?):

DIFERENTES FORMAS

ENERGIA CINÉTICA: Movimento -> ½ mv² térmica e sonora: associadas com movimento

de átomos e moléculas

ENERGIA POTENCIAL: Posições e configurações de campos de forças: gravitacional, elétrica, nuclear

química e luminosa: origem eletromagnética

http://www.etymonline.com/index.php

potential late 14c., "possible" (as opposed to actual), from L.L. potentialis "potential," from L. potentia "power" (see potent). The noun, meaning "that which is possible," is first attested 1817, from the adj.

potent c.1500, from L. potentem (nom. potens) "powerful," prp. of *potere "be powerful," from potis "powerful, able, capable" (cognate with Skt. patih "master, husband," Gk. posis, Lith. patis "husband"). Meaning "having sexual power" is first recorded 1899.

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

ENERGIA TOTAL DO UNIVERSO PERMANECE CONSTANTE

PODE MUDAR DE FORMAbate-estacas, usinas (hidro, termo, nucleares),

corpo humano, veículos

PROBLEMA: Degradação da Energia Aumento de Entropia TERMODINÂMICA

TRABALHO

MEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/ VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA

Quem 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.

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

TRABALHO DA FORÇA CENTRÍPETA É NULO

FORÇAS PERPENDICULARES AO DESLOCAMENTO NÃO REALIZAM TRABALHO PORQUE NÃO CAUSAM

VARIAÇÃO NA ENERGIA CINÉTICA

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

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

W = F. d Produto Escalar entre os vetores F e d (W= FxΔx + FyΔy + FzΔz)

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 -

TRABALHO DE UMA FORÇA VARIÁVEL“área” sob o gráfico

Δ W = F(x) Δ x W ~ Σ F(x) Δx

Fazendo Δ x -> 0 temos

TRABALHO EM TRAJETÓRIAS CURVILÍNEAS

Integral de linha

∫F.dr = ∫F.dr =∫(Fxdx + Fydy + Fzdz)

dW= F.dr = Fdr cosθ Wtotal = Σ (F. dr)

TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA

W (x1->x2) = ½ mv2² - ½ mv1²

Energia Cinética K = ½ m v² (unidade joule) Trabalho da força resultante sobre um partícula

é igual à variação da sua energia cinéticaW = Δ K = K final - Kinicial

POTÊNCIA

Taxa temporal com que trabalho é realizado/a energia é transformada

Pmedia = W / Δ t Pinst = d W / dt Unidade watt (W) 1 W = 1 J / 1s1 kW = 10³ W1 HP = 746 W 1 CV = 735 WCarro 1.6 ~ 100 CV

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

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra

P = mg constante

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra

P = mg constante

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra

P = mg constante

(½ mv² + mgy) se conserva durante o movimento

Energia Mecânica do Sistema Terra-Corpo

K = ½ mv² Energia Cinética Ug = mgy Energia Potencial Gravitacional (próximo da superfície da Terra de modo que a força de atração gravitacional possa

ser considerada constante)

EM = K + Ug se conserva desde os efeitos de outras forças sejam desprezíveis

EM2 = EM1

EM = ½mv² + mgy = constante

EM =mv² + mgy = constante

Wpeso = mg s cosθ = mgh Fnormal não realiza trabalho

EM =mv² + mgy = constante

Wpeso = Σ mg ds cos θ = m g ΔhFnormal não realiza trabalho

EM =mv² + mgy = constante

Wpeso = m g ΔhT não realiza trabalho

Energia Potencial Elástica

Peso e Normal não realizam trabalho

Força variável W calculado pela área sob o gráfico

(½ mv² + ½ Kx²) se conserva durante o movimento

Energia Mecânica do Sistema Massa-Mola

K = ½ mv² Energia Cinética Ue = ½ Kx² Energia Potencial Elástica

EM = K + Ue se conserva desde o efeito de outras forças seja desprezíveis

EM2 = EM1

EM = ½mv² + ½ kx² = constante

FORÇAS CONSERVATIVAS

Força gravitacional Força elétricaForça exercida por uma mola

EM = K + U = constante -> Δ U + Δ K = 0 -> ΔU = - Δ KComo W = Δ K -> Δ U = - Wcons

A variação da energia potencial do sistema é igual a menos a variação do trabalho das forças conservativas

Em uma dimensão: dU = - F(x) dx -> F(x) = - dU dx̸

Forças Conservativas

. O trabalho realizado por uma força conservativa depende apenas das posições

inicial e final Δ U = - Wcons ---> W1->2 = - Δ U1->2 = U(1) - U(2)

.O trabalho realizado por uma força conservativa em uma trajetória fechada é

nulo

Diagramas de Energia Potencial

Força Elástica do tipo F = - Kx U = ½ k x²

Energia Potencial de Ligação de Molécula Diatômica

Energia Mecânica Dissipada

Quando existem forças dissipativas a energia mecânica final é menor do que a energia mecânica inicial; a diferença aparece como aumento da energia interna das partes em interação.

No caso da força de atrito cinético:Kfinal + Ufinal + fc d = Kinicial + Uinicialfc d é a energia mecânica dissipada