O documento discute os conceitos de energia, trabalho e potência. Energia pode ser armazenada como energia potencial devido à posição ou configuração de um sistema, ou como energia cinética devido ao movimento. Trabalho é realizado quando uma força causa mudança na energia de um sistema, transferindo ou transformando energia. Potência mede a taxa de transferência de energia através do trabalho.

1. www.fisicaatual.com.brTRABALHO E ENERGIAEnergia mecânicaEnergia elétricaEnergia mecânica

2. www.fisicaatual.com.brEnergia é um conceito abstrato e abrangente. Na nossa experiência cotidiana poderíamos entender a energia como sendo algo capaz de produzir transformações A energia pode ser vista como uma propriedade que expressa as alterações ocorridas nos sistemas devido aos processos de transferência e transformação realizados através de interações. As mudanças pelas quais passa um determinado sistema estão diretamente relacionadas com as interações que envolvem o mesmo, nestas mudanças manifesta-se uma propriedade comum a qualquer tipo de sistema denominada energia. As interações se referem às forças fundamentais da natureza (gravitacional, eletromagnética, forte e fraca). A energia de modo geral se refere à configuração (parte potencial) e à movimentação (parte cinética) de qualquer sistema, tanto do ponto de vista macroscópico, quanto microscópico. Esta configuração e movimentação serão alteradas durante as mudanças. Assim, as transferências ou transformações promovidas pelas interações (forças) podem ser analisadas observando-se as modificações ocorridas na energia (configuração e/ou movimentação) dos sistemas.Sabemos que para a transferência de energia será necessária “alguma coisa”, seja esta coisa uma onda, uma partícula ou um sistema de partículas, e que esta transferência será denominada de trabalho - se envolver interações macroscópicas - ou de calor - se envolver interações microscópicas (incluindo aqui a radiação eletromagnética como uma forma de calor).

3. Na figura abaixo, a bola antes de ser lançada não tem capacidade de produzir transformações em outro corpo (por exemplo, quebrar uma vidraça). Ela não possui energia. Após ser lançada, ela poderá quebrar uma vidraça, ou seja, pode alterar um outro corpo. Logo, irá possuir energiav1 = 0v2 = 44 m/sFoi aplicando força na bola, durante um certo deslocamento, que o jogador transferiu energia do seu corpo para a bola. Chamamos de trabalho a grandeza que ao relacionar a força aplicada com o deslocamento durante o qual a força atua, mede a energia transferida para um corpo.FFdwww.fisicaatual.com.br

4. TRABALHOwww.fisicaatual.com.brMEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/ VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIAQuem ganhou energia: recebeu trabalho Quem perdeu energia: realizou trabalhoTRABALHO 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.Fd

5. Dxwww.fisicaatual.com.br Para utilizar essa expressão, a força deve ser constante.

6. A força que se deve utilizar no cálculo do trabalho é a componente de F na direção do movimento.

7. O trabalho é uma grandeza escalar.Trabalho = W = F . cos θ . dUnidade: newton.metro = N.m = joule (J)dQuando o halterofilista eleva o haltere, ele aplica força no mesmo sentido do deslocamento. O haltere recebeenergia e o trabalho é positivo. Quando o halterofilista abaixa o haltere, ele aplica força em sentido contrário ao deslocamento. O haltere diminuiu de energia e o trabalho é negativo.ddFFQuando a força e o deslocamento apresentarem o mesmo sentido, o trabalho é positivo. Quando apresentarem sentidos contrários, o trabalho é negativo.

8. A energia que está sendo gasta pelo halterofilista para sustentar o haltere é usada para aquecer seus músculos. Ela não está sendo transferida para o haltere. Se trabalho mede transferência de energia, não há trabalho sendo realizado sobre o haltere.Mesmo com a aplicação de força, se não houver deslocamento não há trabalho.W = F . cos θ . d = F. cosθ . 0 = 0 Quando um satélite está em órbita circular em torno da Terra, a força gravitacional forma um ângulo reto com sua trajetória circular, em cada ponto dela. A órbita não sofrerá nenhuma alteração. Não há trabalho sendo realizado sobre o satélite. W = F.cosθ.d = F.cos 900.d = 0Quando a força for perpendicular ao deslocamento, não há realização de trabalho.www.fisicaatual.com.br

9. TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA VARIÁVELForçadeslocamentod‘’d'Quando a força for variável, o trabalho é a área sob o gráfico força x deslocamento.www.fisicaatual.com.br

10. POTÊNCIAwww.fisicaatual.com.brDefinimos a potência mecânica de uma força como a medida da rapidez com que o trabalho é realizado , ou seja, mede a rapidez com que a força transforma ou transfere energia.Onde: W = trabalho realizadoΔ t = tempo gasto para realizar o trabalhoUnidade: joule/segundo = watt (W)1 cavalo vapor (C.V) = 735 W1 Horse Power (HP = 746 WOnde: F = força V = velocidade

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12. ENERGIA CINÉTICAwww.fisicaatual.com.brNa figura abaixo, um objeto de massa “m” movimenta-se horizontalmente para a direita. A partir de um certo instante, uma força é aplicada no mesmo sentido do movimento. Um trabalho positivo é realizado aumentando a velocidade do objeto que passa de V0 para V durante um deslocamento “d”. Com o aumento de velocidade, o corpo terá maior capacidade de modificar (por exemplo, amassar) outros corpos. Terá maior energia.V0VTeremos:V2 = Vo2 + 2.a.dPela segunda lei de Newton: F = m . aFFLogo:

13. www.fisicaatual.com.brO produto f.d é o trabalho realizado pela resultante de forças F e, portanto é o trabalho total realizado por todas as forças que atuam sobre o corpo.A grandeza é chamada de energia cinética (EC ) do corpo: A energia cinética é uma grandeza escalar e só depende da massa e da velocidade do corpo, sendo indiferente a direção e o sentido do movimento.Energia cinética inicialTrabalhoEnergia cinética finalTEOREMA DO TRABALHO - ENERGIAO trabalho realizado pela resultante de forças é igual à variação da energia cinética do corpo.

14. www.fisicaatual.com.br O trabalho realizado sobre um corpo mede a quantidade de energia transferida para o corpo.

15. Ter energia cinética é ter capacidade de realizar trabalho devido a uma certa velocidade.

16. O trabalho e a energia têm a mesma unidade, ou seja, o joule (J).

17. Quando o trabalho é positivo a energia cinética aumenta e a velocidade final do corpo é maior que a velocidade inicial.

18. Quando o trabalho é negativo a energia cinética diminui e a velocidade final do corpo é menor que a velocidade inicial.

19. Quando o trabalho é nulo, não há variação de energia cinética e a velocidade é constante.ENERGIA POTENCIALwww.fisicaatual.com.brUm objeto pode armazenar energia por causa de sua posição com respeito a outro objeto. Essa energia é chamada de energia potencial (EP), porque neste estado de armazenamento ela tem o potencial de realizar trabalho.Energia = Propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho ...

20. Potencial = Virtual, possível. Quando um martelo é elevado no ar, existe um potencial para um trabalho sobre ele ser realizado pela força da gravidade, porém isso só ocorre quando o martelo é liberado. Por esse motivo, a energia associada com a posição denomina-se ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL.

21. www.fisicaatual.com.brUma mola esticada ou comprimida, tem potencial de realizar trabalho. Quando um arco é vergado, energia é nele armazenada. Essa energia é chamada de ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA.Uma mola ao ser comprimida, sofre a ação de uma força que causa nela uma deformação (deslocamento). Trabalho é realizado na mola (energia é transferida para mola). Essa energia é armazenada como energia potencial. A energia potencial é uma forma de energia que pode ser associada com a configuração (ou arranjo) de um sistema de objetos, que exercem forças uns sobre os outros. Se a configuração muda, a energia potencial também pode mudar. Ao elevarmos um corpo ou deformarmos uma mola, há uma mudança de configuração em um sistema. Logo, haverá uma mudança de energia potencial.

22. www.fisicaatual.com.brENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONALÉ necessário realizar trabalho para erguer objetos contra a gravidade terrestre. A energia de um corpo devido a sua posição elevada é chamada de energia potencial gravitacional. A quantidade dessa energia que um objeto elevado possui é igual ao trabalho que foi realizado contra a gravidade para erguê-lo. O trabalho realizado é igual à força necessária para movê-lo para cima, vezes a distância vertical na qual ele foi deslocado: W = F . dUma vez que se inicie o movimento ascendente, a força para cima necessária para mantê-lo subindo com velocidade constante é igual ao peso (m.g) do objeto. (Existe uma pequena quantidade de trabalho extra necessária para fazer o objeto entrar em movimento, mas ela é compensada pelo trabalho negativo realizado para detê-lo no topo).W = F. d = m.g.hEP = m.g.h

23. www.fisicaatual.com.brA altura h é a distância acima de algum nível de referência, tal como o chão ou um piso de algum andar de um edifício. A energia potencial é relativa àquele nível e depende apenas de m.g e da altura h. 3 mA energia potencial da bola é a mesma nos três casos, porque o trabalho realizado para elevá-la em 3 m é o mesmo .

24. www.fisicaatual.com.brENERGIA POTENCIAL ELÁSTICAAo esticarmos ou comprimirmos uma mola ou um elástico, sabemos que quando soltarmos esta mola ela tenderá a retornar a sua posição natural (original). Essa tendência de retornar a posição natural é devido a algo que fica armazenado na mola a medida que ela é esticada ou comprimida. Este algo é a energia potencial elástica. A força exercida por uma mola deformada é diretamente proporcional e tem sentido contrário à deformação : F = - K.x , onde: F = força elástica (N) x = deformação (m) K = constante elástica (N/m) Lei de HookeA constante elástica da mola traduz a dureza da mola Quanto maior for a constante elástica da mola, mais difícil será deformá-la.Fp = força exercida pela pessoaF = força exercida pela mola

25. www.fisicaatual.com.brToda mola deformada tem capacidade de realizar trabalho. Possui energia potencial elástica:Quando uma mola deformada exerce força num corpo, a deformação diminui e a força elástica diminui.dFelásticaFelástica= 0x =0

26. www.fisicaatual.com.brComo a força elástica não é constante, o trabalho realizado pela força elástica é dado pela área sob o gráfico força elástica em função do deslocamento, sendo o deslocamento igual à deformação na mola (d = x);FeK.x

27. ENERGIA MECÂNICAwww.fisicaatual.com.brPara erguer o martelo de um bate-estacas é necessário realizar trabalho,e, em consequência, o martelo adquire a propriedade de realizar trabalho sobre uma estaca. Quando um arqueiro realiza trabalho para esticar um arco, este adquire a capacidade de realizar trabalho sobre a flecha. Em cada caso, “algo” foi ganho. Esse “algo” dado ao objeto capacitou-o a realizar trabalho. Esse “algo” pode ser uma compressão nos átomos do material de um objeto; pode ser uma separação física entre dois corpos que se atraem; pode ser uma redistribuição de cargas dentro das moléculas de uma substância. Esse “algo” que torna um objeto capaz de realizar trabalho é a energia. Como o trabalho, a energia é medida em joules. A energia aparece de várias formas. A energia mecânica é a forma de energia devida à posição relativa dos corpos que interagem (energia potencial) ou devida aos seus movimentos (energia cinética). A energia mecânica pode estar na forma de energia potencial, energia cinética ou ambas:E Mecânica = E Cinética + E Potencial