V. Energia mecânica

O que você deve saber sobre
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
A física do início do século XIX foi fortemente influenciada pelas
mudanças ocasionadas pela Revolução Industrial. Os novos
processos industriais procuravam sobretudo incorporar conceitos
como os de conservação, eficiência e rendimento. Foi assim que
nasceram os conceitos físicos de trabalho e energia mecânica. A
última grandeza foi proposta especialmente para designar algo que
se conservava do começo ao fim das transformações – e a estratégia
de ampliar a definição de energia para que persista a conservação é
usada até hoje.
I. Trabalho
Obtido quando uma força aplicada a um corpo
causa deslocamento.
Trabalho realizado por uma força constante
Se o módulo da força F é constante ao longo do deslocamento s,
o trabalho pode ser calculado por meio da expressão:
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I. Trabalho
Trabalho realizado por uma força variável: se a força não é
constante durante o movimento o trabalho será numericamente igual
à área compreendida entre o gráfico F x d e o eixo das abcissas.
Como A1 está acima do eixo horizontal, o trabalho desse trecho é
positivo. Já o trabalho no trecho A2 é negativo, pois a região está
abaixo do eixo. Temos, então:
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II. Potência
Pode ser analisada de dois modos:
 relacionada ao tempo gasto para a realização de um trabalho;
 relacionada à quantidade de trabalho executada em um intervalo
de tempo fixo.
se a força F for constante durante o deslocamento.
Rendimento: se quisermos descobrir se nossos processos são
eficientes ou não, definimos o rendimento de uma máquina como a
razão entre a potência útil (de fato aproveitada) e a potência total
(necessária ao funcionamento):
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III. Energia cinética
Manifesta-se no movimento dos corpos em relação a um dado
referencial. O corpo em questão deve apresentar velocidade
diferente de zero no instante em que estiver sendo observado.
em que m é a massa do corpo, e v, o módulo de sua velocidade.
Teorema da energia cinética
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IV. Energia potencial
Resulta da posição em que o corpo se encontra e da força que atua
sobre ele.
Pode ser gravitacional ou elástica, resultando em energia potencial
gravitacional ou energia potencial elástica.
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IV. Energia potencial
BELINDA PRETORIUS/SHUTTERSTOCK
Energia potencial gravitacional: manifesta-se quando um corpo se
encontra a determinada altura em relação a um nível referencial.
Usina hidrelétrica: no ponto mais alto da
queda-d´água, a energia potencial tem seu
maior valor.
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IV. Energia potencial
PHOTOLIBRARY/LATINSTOCK
Energia potencial elástica: aparece quando distendemos uma mola
(ou elástico) dentro dos limites do material e ela tende a retomar sua
posição original. Depende da constante elástica k do material e da
distensão (ou compressão) x em relação ao comprimento de repouso
da mola.
Energia mecânica: conservação e dissipação
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
V. Energia mecânica
É a soma de todas as energias potenciais com a energia cinética.
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Conservação de energia
Sistema conservativo é aquele em que a
energia mecânica se mantém constante,
sem que ocorra perda ou transformação
em outras formas de energia, devido ao
atrito. No ponto A, o carrinho possui
energia potencial gravitacional. Quando ele
começa a cair, ganha velocidade, e parte
de sua energia potencial se transforma em
cinética.
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PHOTOLIBRARY/LATINSTOCK
V. Energia mecânica
Energia mecânica: conservação e dissipação
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
1
(UCS-RS)
Sobre um bloco atuam as forças indicadas na figura, as quais o deslocam 2 m ao longo do plano horizontal.
Analise as informações.
RESPOSTA: D
I. O trabalho realizado pela força de atrito Fa é positivo.
II. O trabalho realizado pela força F vale 200 J.
III. O trabalho realizado pela força peso é diferente de zero.
IV. O trabalho realizado pela força normal N é nulo.
Quais são as corretas?
a) apenas I e II
b) apenas I e III
c) apenas II e III
d) apenas II e IV
e) apenas III e IV
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
2
(Fuvest-SP)
O gráfico representa a variação da intensidade da força resultante F, que atua sobre um corpo de 2 kg de massa,
em função do deslocamento x.
RESPOSTA:
Sabendo que a força F tem a mesma direção
e sentido do deslocamento, determine:
a) a aceleração máxima adquirida pelo corpo.
b) o trabalho total realizado pela força F
entre as posições x = 0 e x = 3 m.
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
5
(Aman-RJ)
Com que velocidade o bloco da figura a seguir, partindo do repouso e do ponto A, atingirá o ponto B,
supondo todas as superfícies sem atrito? (g = 10 m/s2)
a) 0 m/s
b) 5 m/s
c) 10 m/s
d) 15 m/s
e) 20 m/s
RESPOSTA: C
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
6
(FMIt-MG)
Um corpo de massa 2,0 kg, inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito,
por uma força constante, também horizontal, de 40 N.
Qual será sua energia cinética após percorrer 5 m?
a) 0 joule
b) 20 joules
c) 10 joules
d) 40 joules
e) n.r.a.
RESPOSTA: E
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EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
11
(Ufac)
Um carro se desloca com velocidade de 72 km/h na Avenida Ceará. O motorista observa a presença de um radar a 300 m e
aciona imediatamente os freios. Ele passa pelo radar com velocidade de 36 km/h. Considere a massa do carro igual a 1.000 kg.
O módulo da intensidade do trabalho realizado durante a frenagem, em
kJ, vale:
a) 50.
b) 100.
c) 150.
d) 200.
e) 250.
RESPOSTA: C
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