Energia Cinética

Energia Cinética
Física II – Curso de Física / Química
O que é Energia?
• O termo energia é tão amplo que é difícil
escrever uma definição clara. Tecnicamente,
energia é uma grandeza escalar associada ao
estado (ou condição) de um ou mais objetos.
Contudo, essa definição é muito vaga para nos
ajudar no momento.
• Uma definição não muito rigorosa deve nos
servir de ponto de partida, pelo menos. Energia
é um número que associamos a um sistema de
um ou mais objetos. Se uma força muda um dos
objetos, digamos, movimentando-o, então o
número associado à energia varia.
O que é Energia?
• Após um número imerso de experimentos,
cientistas e engenheiros perceberam
cuidadosamente, esse números podem ser
usados para prever resultados de experimentos
e, mais importante, para a construção de
máquinas, tais como máquinas que voam. Este
sucesso está baseado em uma propriedade
admirável de nosso universo: A energia pode
ser transformada de uma forma para outra e
transferida de um objeto para outro, mas com
quantidade total é sempre a mesma (a energia é
conservada). Jamais foi encontrada uma
exceção a este princípio.
O que é Energia?
• Imagine que as muitas formas de energia sejam
números representando dinheiro em muitos
tipos de contas bancárias. Algumas regras
foram estabelecidas para o significado desses
números e como eles podem ser mudados.
Você pode transferir números de uma conta
para outra ou de um sistema para outro, talvez
eletronicamente, sem que qualquer material
esteja realmente se movendo. Contudo, a
quantia total (o total de todos os números) pode
ser sempre computada: Ela é sempre
conservada em qualquer transação bancária.
O que é Energia?
• Neste tópico focalizamos apenas um tipo
de energia (energia cinética) e apenas
uma maneira através da qual a energia
pode ser transferida (trabalho). No
próximo estudo examinaremos outras
formas de energia e como o princípio de
conservação da energia pode ser
expresso através de equações.
Energia Cinética
• A energia cinética K está associada ao estado
de movimento de um objeto. Quanto mais
rápido o objeto de move, maior é sua energia
cinética. Quando um objeto está em repouso,
sua energia cinética é nula.
• Para um objeto de massa m cuja velocidade v é
muito menor que a velocidade da luz,
1 2
K  mv
2
• Por exemplo, um pato de 3,0 Kg que voa a 2,0
m/s tem uma energia cinética de 6,0 kg.m2/s2;
ou seja, associamos este número ao movimento
do pato.
• A unidade do SI da energia cinética (e de todas
as demais formas de energia) é o joule (J), em
homenagem a James Prescott Joule, cientista
inglês do século XIX. Ela é definida diretamente
da equação anterior em termos das unidade de
massa e velocidade:
1 joule = 1 J = 1 kg.m2/s2,
• Portanto o pato do exemplo acima tem uma
energia cinética de 6,0 J.
Problema
• Em 1896, em Waco, Texas, William Crush
posicionou duas locomotivas nas extremidades
opostas de uma longa ferrovia de 6,4 km, de
partida nas mesmas com acelerados amarrados
e permitiu a colisão frontal na velocidade
máxima, diante de 30000 espectadores.
Centenas de pessoas foram feridas por
destroços que voaram; várias foram mortas.
Supondo que cada locomotiva pesava 1,2x106N
e tinha uma aceleração constante de 0,26 m/s2,
qual era a energia cinética das duas
locomotivas imediatamente antes da colisão?