Resumo de Física 2C13 – Professor Thiago Alvarenga Ramos

Resumo de Física 2C13 – Professor Thiago Alvarenga Ramos
ENERGIA
• Grandeza escalar que existe na natureza em diversas formas: mecânica,
térmica, elétrica, nuclear, etc.
• Não pode ser criada nem destruída; apenas armazenada, transferida (de um
corpo para outro) ou transformada (de uma forma em outra).
• Unidade: J.
a) Energia Cinética (εc)
• corpos em movimento:
b) Energia Potencial (εp)
Gravitacional
• corpo a uma altura h em um campo gravitacional g→:
Elástica
• mola de constante elástica K com uma deformação x:
c) Energia Mecânica (εm)
εm = εc + εp
3. TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA
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4. FORÇAS CONSERVATIVAS
• Forças cujo trabalho, no deslocamento entre dois pontos (i) e (f), não depende
da trajetória; depende apenas das posições (i) e (f).
• São forças conservativas:
→ Peso
→ Força elástica
→ Força elétrica
• Todas as demais forças (normal, atrito, tração, resistência do ar, etc.) são não
conservativas.
5. TEOREMA DA ENERGIA POTENCIAL
• A cada força conservativa associa-se uma energia potencial:
→ Peso ⇒ Energia Potencial Gravitacional
→ Força elástica ⇒ Energia Potencial Elástica
→ Força elétrica ⇒ Energia Potencial Elétrica
•
T.E.P.
6. TEOREMA DA ENERGIA MECÂNICA
• Partindo-se do T.E.C.:
τR = εc f – εc i
Mas a resultante é a soma de todas as forças: as conservativas e as não
conservativas. Τ = trabalho
Logo:
τFC + τFNC = εcf – εc i
Pelo T.E.P.: τFC = εpi – εpf
Então:
τFNC = (εcf + εp f ) – (εc i + εp i )
T.E.M.
Exercício Resolvido
1- Um corpo de massa 1kg parte do repouso de um ponto A, a uma altura de
5m, sobre uma rampa curva e com atrito desprezível. No final da rampa tem
um trecho horizontal BC com 9m de comprimento. Neste trecho, o coeficiente
de atrito cinético entre o corpo e a superfície é 0,2. No final deste trecho está
uma mola de constante elástica 400N/m. O corpo choca-se com a mola
comprimindo-a de uma distância x. Durante a compressão não existe atrito
entre o bloco e a superfície.
a) Calcule o módulo da velocidade com que o corpo chega em B.
b) Calcule o módulo da velocidade com que o corpo atinge a mola em C.
c) Calcule a compressão x da mola.
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MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME
A velocidade escalar (ou velocidade linear) descreve a rapidez com que uma
partícula percorre determinada trajetória. A velocidade angular descreve a
rapidez com que uma partícula percorre determinado ângulo central de uma
circunferência.
Velocidade linear (escalar) V = ω.R. Onde R é o raio da trajetória descrita
pela partícula
Velocidade angular ω = v / R
Velocidade angular pela frequência ω = 2π.f
Velocidade angular pelo período ω = 2π/T
Aceleração centrípeta
Exemplos:
1- Considere uma partícula que descreve um movimento circular percorrendo
três voltas a cada dois minutos. Calcule sua velocidade angular em rad/s.
R: 3 voltas -> 1 volta = 2 π rad, portanto: 3.2=6π (rad)
2 minutos = 120s então: ω = 6π (rad)/120 s = π/20 rad/s.
2- Um carro, cujo raio do pneu vale 20 cm, desloca-se com velocidade escalar
constante de 108 km/h. Calcule a velocidade angular de um dos pneus,
supondo que nenhuma das rodas esteja deslizando.
R:
Velocidade escalar = velocidade linear = 108 km/h / 3,6 (fator de correção) = 30
m/s Raio do pneu = 20 cm = 0,20 metros
ω=v/R =30 / 0,20 = 150 rad/s
3- Calcule a velocidade angular da Terra em torno de seu eixo, em radianos
por hora.
R:O período de rotação da Terra ao redor do seu eixo é de 24 h, isto é, T = 24
h.
ω = 2π/T -> ω = 2π/24h -> ω = π/12h
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4- Um menino está num carrossel que gira com velocidade escalar constante,
executando uma volta completa a cada 10s. A criança mantém, relativamente
ao carrossel, uma posição fixa, a 2m do eixo de rotação.
a) Numa circunferência representando a trajetória circular do menino, assinale
os vetores velocidade e aceleração correspondentes e uma posição arbitrária
do menino.
b) Calcule os módulos de v e de a.
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