Energia e Trabalho

Energia e Trabalho
Conceito
Energia é uma grandeza física escalar.
Energia pode ser acumulada num corpo.
Energia pode ser usada para mover um corpo.
Energia pode ser transferida de um corpo para outro.
Energia pode existir e transferir em diversas formas.
Energia não pode ser criada nem destruída. Apenas transformada.
Tipos de Energia
Energia Mecânica
Está associada ao movimento e a posição relativa dos corpos num dado
sistema. Compreende dois tipos básicos de energia: cinética e potencial,
sendo que esta pode ser gravitacional, elástica, elétrica, etc.
Energia Cinética:
movimento.
Energia potencial
elástica:
estiramento.
Energia potencial
gravitacional:
altura.
Tipos de Energia
Energia Térmica
Está associada ao movimento de translação, rotação e
vibração dos átomos e das moléculas numa substância.
Energia Elétrica
Está associada as cargas elétricas, estando elas em
repouso ou em movimento.
Energia Luminosa
Está associada à luz. Esse tipo de energia é
transportado pelas radiações eletromagnéticas.
Energia Química
Está presente na constituição da matéria ou, mais
especificamente nas ligações químicas das moléculas.
Unidade de Energia
Energia Cinética
• É definida como a energia associada ao estado de movimento
de um objeto.
• Quanto mais rapidamente um objeto estiver se movendo,
maior será sua energia cinética.
• Calcula-se:
1 2
Ec  mv
2
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.
Energia potencial gravitacional: manifesta-se quando um
corpo se encontra a determinada altura em relação a um
nível referencial.
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.
Epg  mgh
1 2
Epe  kx
2
Trabalho
Nesta figura, um homem empurra uma maca, exercendo sobre ela uma força
horizontal F. A aplicação da força, seguida do movimento do objeto,
caracteriza-se a realização de trabalho sobre o mesmo.
Definição
Trabalho não é uma forma de energia, mas a medida da energia transferida
para um objeto ou transformada por meio de uma força que age sobre o
mesmo.
• Quando a energia é transferida para o objeto, o trabalho é positivo.
Exemplo: O homem empurrando a maca.
• Quando a energia é retirada do objeto é um trabalho negativo.
Exemplo: O trabalho da força de atrito
Trabalho Realizado por uma Força
O trabalho realizado por uma força constante é definido,
fisicamente, como o resultado do produto escalar entre os
vetores Força e deslocamento:
𝝉 = 𝑭 .𝒅
 = F . d . cos
  Trabalho realizado por uma força ( J )
𝑭  Força ( N )
𝒅  deslocamento ( m )
  Ângulo formado entre os vetores 𝑭 e 𝒅
Potência
Pode ser analisada de dois modos:
 Através da rapidez com que um trabalho é realizado ;
 Através da quantidade de trabalho executado em um intervalo de tempo
fixo.
Potência P, é a razão (taxa) de realização do trabalho por unidade de tempo:
se a força F for constante durante o deslocamento.
Rendimento
Então:
Pt = Pu + Pd
Por definição, o rendimento () é a grandeza adimensional
dada pela relação:
 = Potência útil W (valor adimensional)
Potência total W
Pu
Portanto:  =
Pt
E, em porcentagem: (%) =
Pu
· 100
Pt
11.6
Unidade de Potência
Watt = joule/segundo ( W = J/s ) S.I.
Cavalo-Vapor (cv): a expressão cavalo-vapor foi usada pela primeira vez
por James Watt para representar a potência da máquina a vapor. Ele
observou que um cavalo conseguiria erguer 735,5N a um metro de altura
em um segundo.
1CV = 735,5W
Horse-power (hp): é uma unidade inglesa que equivale a 1,38% do
cavalo-vapor.
1hp = 745,7W