Energia mecânica
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Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho.
Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".
Uma força é classificada como sendo conservativa quando um trabalho realizado por ela para movê-lo de um lugar a outro é independente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e transportá-lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando circularmente ou um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa. Um exemplo de força não conservativa é a força de atrito que também é chamada força dissipativa.
Há uma lei fundamental da Física que é a da conservação da energia mecânica de um corpo: E = K + U = constante, se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice-versa de modo a manter E constante.
Considere que uma bola com massa m = 0,6 kg, na mão de uma pessoa está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é U = mgh = 24 joules sendo g = 10 m/s², a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, sua velocidade = 0 e portanto sua energia cinética também é igual a zero:K = 1/2(mv²) = 0. Assim sua energia mecânica total é E = 24 J. Ao ser lançada, essa bola atinge o solo e sua altura ficará igual a 0, e sua U = 0. Como há consevação de energia mecânica, sua energia cinetíca ficará sendo K = 24 J. Deste valor podemos obter o valor da velocidade instantes antes de atingir o solo: v = 8,94 m/s. Quanto maior a altura de onde é lançada a bola, maior a velocidade atingida ao atingir o chão. Vale o contrário, isto é, quanto maior a velocidade, maior a altura atingida.
Assim, se um atleta quer saltar uma boa altura h, é preciso correr muito para atingir uma velocidade alta. É isso que fazem os atletas que praticam salto em altura, salto tríplice, saltos com evoluções em ginástica olímpica. Também pode ser dividida em: Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica. A energia mecânica é a energia de movimento.
Equações
Energia Mecânica = Ec+ Ep
- Para
Energia Cinética = <math>\frac{1}{2}</math>mv² (translação) + <math>\frac{1}{2}</math>Iω² (rotação)
Energia Potencial Gravitacional(Epg) = mgh
Energia Potencial Elástica(Epe) = <math>\frac{1}{2}</math>kx²
Atenção: podem ocorrer as duas energias potenciais, então a fórmula será:
Energia Mecânica = Ec+ Ep
Equações Diferenciais
dw (trabalho) = dT (T é a energia cinética)
dw (trabalho) = -dV (V é a energia potencial) -> quando a dw é diferencial exacta (não depende do percurso)
se a força é conservativa, resulta:
dT=-dV => dT + dV = 0 => T + V = Constante, ou seja a energia mecanica (o trabalho de uma força) não varia ao longo do "caminho".
Legenda
- K=constante elástica
- g=aceleração da gravidade (~9,81 m/s²) (constante)
- Ec=energia cinética
- m=massa (kg)
- I = Momento de Inércia (kg*m²)
- ω (letra grega omega) = velocidade angular (rad/s)
- w = trabalho (J)
- EPg=energia potencial gravitacional
- EPe=energia potencial elástica
- h = altura(m)
- v = velocidade(metros por segundo)
- delta T e delta S também servem para resolver fórmulas de energia mecânica e potencial
- x = elongação ou deformação da mola
Ver também
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