energia - Educacional

21/06/2012
ENERGIA
Solar
1
21/06/2012
Elétrica
2
21/06/2012
Nuclear
E
ó
l
i
c
a
3
21/06/2012
Mecânica – energia cinética e
potencial
É uma grandeza física
associada à capacidade que
um corpo possui de fazer
algo acontecer ou entrar em
funcionamento.
- Não é criada e nem destruída.
-
4
21/06/2012
E
ó
l
i
c
a
Renováveis
Aquelas que se renovam
constantemente.
Ciclo da água
5
21/06/2012
Não renováveis
Aquelas que não se
renovam rapidamente no
dia a dia.
Combustíveis
Fósseis
carvão, gás e
petróleo.
Combustíveis
Nucleares
urânio e tório.
Qual a principal fonte de energia do
nosso planeta?
O Sol.
- Energia limpa e que não
contamina a atmosfera.
6
21/06/2012
Qual é a unidade de medida da energia?
No chamado Sistema Internacional
de Unidades (SI), energia é medida
em joule.
O símbolo para essa unidade é a
letra J maiúscula.
Além do joule, existem outras
unidades de medida para energia.
Uma das mais conhecidas
é a caloria (cal).
James Prescott
Joule
(1818-1889)
A relação entre essas unidades é:
1 cal = 4,18 J
Energia e Movimento
Lei da Inércia: enuncia que todo corpo em repouso tende a
permanecer em repouso e todo corpo em movimento tende a
permanecer em movimento retilíneo com velocidade escalar
constante (M.R.U.)
Repouso
M.R.U.
v=0
Para que um corpo saia da situação de repouso,
ele necessita de determinada ação que chamamos de força (F).
F
Movimento
V≠0
7
21/06/2012
Se está em movimento, possui energia.
Temos então a chamada Energia Cinética (Ec).
- Está associada à velocidade de um corpo. Não
pode ser armazenada.
- Está relacionada à massa do corpo e ao valor de
sua velocidade.
2
Ec
=
m .v
2
Ec é a energia cinética (J), m é a massa (kg) e v a
velocidade (m/s).
É diretamente proporcional à massa e ao
quadrado da velocidade do corpo.
Um corpo também possui
energia quando, apesar de
parado, ele apresenta aptidão
natural, vontade, ou seja,
potencial para se movimentar.
8
21/06/2012
9
21/06/2012
-Está associada a certa altura e pela ação
da gravidade do planeta.
- Depende da força peso e da altura do
corpo.
- Pode ser armazenada.
- É diretamente proporcional a massa do
corpo, a aceleração da gravidade e a
altura em que o corpo está.
m
P
g
h
Ep = m .g. h
Ep - energia potencial gravitacional –
unidade é o joule (J).
m – massa – unidade quilograma (kg).
h – altura – unidade é o metro (m).
g - aceleração da gravidade – unidade é o
metro por segundo ao quadrado (m/s2)
e vale 10 m/s2 .
10
21/06/2012
Calcule a energia potencial
gravitacional de um avião com
massa de 800 kg e que encontrase a uma altura de 1000 m em
relação ao solo.
Quando:
a corda de um arco e
flecha é puxada;
uma mola é esticada
ou comprimida;
alguém salta em
bungee-jump.
Energia está sendo
utilizada para
deformar um corpo.
11
21/06/2012
SEMPRE QUE UM CORPO É DEFORMADO
E MANTÉM A CAPACIDADE DE
DIMINUIR ESSA DEFORMAÇÃO,
DIZEMOS QUE ESSE CORPO
ARMAZENOU UMA MODALIDADE DE
ENERGIA CHAMADA DE
ENERGIA POTENCIAL
ELÁSTICA
K .x 2
Ep =
2
Onde:
Ep = energia potencial elástica
[unidade - J];
K = constante elástica da mola – mede
a dificuldade para se deformar a
mola - [unidade - N/m
N/m];
x = deformação sofrida pela mola
[unidade - m].
Epe
12
21/06/2012
1) Uma
mola de
constante elástica
K = 100 N/m é
esticada 10 cm.
Determine a Ep
armazenada nesta
mola.
K .x 2
E pe =
2
100.(0,1)2
E pe =
2
E pe =
100.(0,01)
2
Epe = 50.(0,01)
E pe = 0 , 5 J
1) Um objeto de massa igual a 20.000 g encontra-se a
certa altura em relação ao solo. Sabendo que a energia
potencial gravitacional desse corpo é de 3000 J e que
g = 10 m/s2, calcule a altura em que esse corpo se
encontra.
2) Partindo do solo, um corpo é lançado verticalmente
para cima, atingindo uma altura de 80 m. Sua energia
no ponto mais alto é de 4000 J. Adotando g = 10 m/s2,
calcule a massa desse corpo.
13
21/06/2012
3) Uma mola helicoidal de constante elástica K = 1000 N/m,
possui energia potencial de 5 J. Determine a deformação
sofrida pela mola.
4) A energia potencial elástica de uma mola é de 20 J quando sofre
uma deformação de 40 cm. Determine a constante elástica desta
mola em unidades do Sistema Internacional.
5- Determine a energia cinética de um móvel de massa 50
kg e velocidade 20 m/s.
6- Um corpo de massa 0,5 kg é lançado, do solo,
verticalmente para cima com velocidade de 12 m/s. Calcule a
energia desse corpo com a velocidade adquirida por ele.
7- Um objeto de massa igual a 30 kg encontra-se a uma
altura de 18 m em relação ao solo. Sabendo que a
aceleração da gravidade g = 10 m/s2, calcule a energia
potencial gravitacional desse corpo.
8- Uma mola helicoidal de constante elástica K = 1000 N/m,
possui deformação de 20 cm. Determine a energia potencial
dessa mola.
14
21/06/2012
9- Num local onde a aceleração da gravidade vale 10
m/s2, um nadador de 60 kg salta de um trampolim de
4 m de altura em relação ao solo. Sabendo que ao
atingir a superfície da água, sua velocidade é de 6
m/s, determine:
• a energia do nadador na altura de 4 m em relação
ao solo;
• a energia do nadador no momento em que toca a
água com velocidade de 6 m/s.
10- A figura a seguir mostra o esquema da trajetória de um
avião de brinquedo, que sobe até o ponto 1. A massa do avião
é de 50 kg e a aceleração da gravidade local é de 10 m/s2.
a) Calcule a energia potencial gravitacional do avião no ponto
2.
b) Calcule a energia cinética no ponto 1 sendo sua velocidade
igual a 30 m/s.
c) Em que ponto existe maior armazenamento de energia
potencial gravitacional? Justifique sua resposta.
15
21/06/2012
Gabarito
1)
2)
E p = m . g. h
3000 = 20 . 10 . h
3000
200
Ep =
E p = m . g. h
4000 = m . 10 . 80
Ep =
m = 5 kg
h = 15 m
3)
E
p
5
=
=
. x 2
1000
10
2
x
=
x
=
. x 2
1000
=
x 2
4)
. x 2
2
K
=
1
10
10
1000
1
100
=
0 ,1
m
4000
8 00
K .x 2
Ep =
2
K .(0,4) 2
20 =
⇒ 2.20 = K .0,16
2
40
40 = K .0,16 ⇒ K =
0,16
K = 250 N / m
16
21/06/2012
5)
m .v 2
E c =
2
Ec =
E c =
Ec =
Ec
Ec =
Ec
Ec
7)
50 . 20 2
2
50 . 400
=
2
= 50 . 200
= 10 . 000 J
6)
E p = m . g. h
Ep = 30 . 10 . 18
Ec =
Ec =
9)
a)
Ep = 300 . 18
Ep = 5400 J
8)
Ep =
K .x 2
2
1000 .( 0 , 2 ) 2
Ep =
2
Ep = 500 . 0,04
Ep = 20 J
m .v 2
2
0 , 5 . 12 2
2
0 , 5 . 144
2
0, 5 . 72
36 J
E p = m . g. h
Ep = 60 . 10 . 4
Ep = 600 . 4
Ep = 2400 J
b)
m .v 2
Ec =
2
60 . 6 2
2
Ec = 30 . 36
Ec =
Ec = 1080
J
17
21/06/2012
10)
a)
E p = m . g. h
Ep = 50 . 10 . 10
Ep = 500 . 10
Ep = 5000 J
c)
b)
m .v 2
Ec =
2
50 . 30 2
Ec =
2
Ec = 25 . 900
Ec = 22 . 500 J
No ponto 2, por possuir maior altura dentro
da trajetória.
18