A energia e sua conservação
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O documento discute os conceitos de energia, suas formas e conservação. Apresenta três principais formas de energia - cinética, potencial gravitacional e potencial elástica - definindo cada uma e explicando como elas se transformam em processos e sistemas físicos, mantendo a quantidade total de energia constante de acordo com o princípio de conservação da energia.
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A energia e sua conservação
- 1. A energia e sua conservação
- 2. 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.
- 3. 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.
- 4. Energia, formas de energia e conservação Enquanto uma lâmpada incandescente está ligada ela transforma energia elétrica, principalmente, em energia luminosa e térmica.
- 5. Energia, formas de energia e conservação O chuveiro elétrico transforma energia elétrica em energia térmica. O mesmo processo é apresentado por um aquecedor.
- 6. Energia, formas de energia e conservação Na utilização de um arco e flecha, a energia potencial elástica é transformada em energia cinética.
- 7. Energia, formas de energia e conservação Em uma usina hidrelétrica, a energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética durante a descida da água.
- 8. 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.
- 9. Energia, formas de energia e conservação A física adota diversos tipos de energia como objeto de estudo. Nesta etapa, três tipos de energia serão estudos mais detalhadamente. Tipo de energia Relaciona-se com... Energia Cinética Corpos em movimento Energia Potencial Altura de objetos em Gravitacional relação à um nível Energia Potencial Deformação de materiais Elástica (como molas ou elásticos)
- 10. 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.
- 11. Energia Cinética Um caminhão em movimento possui uma quantidade maior de energia cinética que um carro que se movimenta com a mesma velocidade.
- 12. 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. A unidade adotada para 2 energia é Joule (j). m .v Ec Para satisfazer esta 2 convenção a massa deve ser medida em kg e a velocidade em m/s.
- 13. 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.
- 14. 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)
- 15. 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). A massa é medida em Ep m . g . h kg, a aceleração gravitacional em m/s2 e a altura em m.
- 16. 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.
- 17. O movimento de subida da bola pode ser analisado a partir das transformações de energia.
- 19. 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 A soma da energia potencial com a energia cinética é Energia Potencial denominada energia mecânica. Gravitacional Esta energia se conserva na Energia Mecânica ausência de atrito.
- 20. 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 subida a energia potencial cinética é convertida em energia gravitacional é convertida potencial gravitacional. em energia cinética.
- 21. 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 mola é Para iniciar o jogo a de energia potencial elástica a comprimida. Ao retornar para em energia cinética.empurra posição natural a mola a esfera, que adquire velocidade.
- 22. Energia Potencial Elástica A 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
- 23. Energia Potencial Elástica A constante elástica de uma mola está associada à sua rigidez. Maior Rigidez Menor Rigidez Maior constante Menor constante elástica elástica
- 24. Energia Potencial Elástica A constante elástica de uma mola está associada à sua rigidez. A constante elástica K pode ser calculada através da lei de Hooke. F K X Maior Rigidez Menor Rigidez Maior constante Menor constante elástica elástica
- 25. 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 A constante elástica K é K.X medida em N/m e a Epe deformação X é medida 2 em m.
- 26. Transformação e conservação da energia Cinética e Potencial elástica E N E R G I A Potencial Cinética Mecânica Desprezando-se o Elástica 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.