física trabalho e energia
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Slides do Programa Maranhão Profissional Etapa Pré-vestibular 2012TRANSCRIPT
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ETAPA PRÉ-VESTIBULAR TUTOR: WALTER ALENCAR DE SOUSA
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TRABALHOMEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/
VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIAQuem ganhou energia: recebeu trabalhoQuem perdeu energia: realizou trabalho
TRABALHO foi realizado pela pessoa sobre a caixa: pessoa perde energia química (processos biológicos internos) e caixa ganha energia cinética e energia térmica por causa do atrito.
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TRABALHO FOI REALIZADO PELO HALTEROFILISTA PARA LEVANTAR O PESO: aumentou a energia potencial do halteres diminuiu a energia do atleta
FORÇA SÓ REALIZA TRABALHO QUANDO HÁ DESLOCAMENTO DO PONTO DE APLICAÇÃO
NÃO HÁ REALIZAÇÃO DE TRABALHO PELO HALTEROFILISTA SOBRE O HALTERE QUANDO O MESMO ESTÁ PARADO NO ALTO
Trabalho nos interno ao organismo do halterofilista para manter os músculos retesados 3
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ATRIBUTOS DA DEFINIÇÃO DE TRABALHO
1. Medida da energia transferida entre dois sistemas
2. Necessário haver deslocamento do ponto de aplicação da força
3. Força perpendicular ao deslocamento não realiza trabalho
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TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE(unidade joule 1 J = 1 N.m)
Componente da força na direção do movimento é que realiza o trabalho
Quando F “ajuda o movimento” -> Energia Cinética Aumenta W é +Quando F “atrapalha” o movimento -> Energia Cinética Diminui W é -
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TRABALHO DA FORÇA CENTRÍPETA É NULO
FORÇAS PERPENDICULARES AO DESLOCAMENTO NÃO REALIZAM TRABALHO PORQUE NÃO CAUSAM
VARIAÇÃO NA ENERGIA CINÉTICA6
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POTÊNCIATaxa temporal com que trabalho é realizado/a
energia é transformadaPmedia = W / Δ t Unidade watt (W) 1 W = 1 J / 1s1 kW = 10³ W1 HP = 746 W 1 CV = 735 WCarro 1.6 ~ 100 CV
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Lâmpada de 60 W 60 J / sChuveiro elétrico 2600 W – 6800 WTV 105 W Geladeira 101 W Home-Theater 30 a 130 W
Usina Jorge Lacerda 700 MW Angra I 500 MW Angra II 1000 MWItaipu 12000 MW
kWh medida de energia 1000 W em uma hora Preço do kWh (abril 2011) ~ R$ 0,4
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• Energia Mecânica• Energia é a capacidade de executar um trabalho.• Energia mecânica é aquela que acontece devido ao
movimento dos corpos ou armazenada nos sistemas físicos.• Dentre as diversas energias conhecidas, as que veremos no
estudo de dinâmica são:• Energia Cinética;• Energia Potencial Gravitacional;• Energia Potencial Elástica;
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• ENERGIA CINÉTICA• É a energia ligada ao movimento dos corpos. Resulta
da transferência de energia do sistema que põe o corpo em movimento.
• Sua equação é dada por:
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• Energia Potencial Gravitacional • É a energia que corresponde ao trabalho que a força
Peso realiza.• É obtido quando consideramos o deslocamento de
um corpo na vertical, tendo como origem o nível de referência (solo, chão de uma sala, ...).
• Enquanto o corpo cai vai ficando mais rápido, ou seja, ganha Energia Cinética, e como a altura diminui, perde Energia Potencial Gravitacional
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• Energia Potencial Elástica Corresponde ao trabalho que a força Elástica
realiza.
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• Conservação de Energia Mecânica• A energia mecânica de um corpo é igual a
soma das energias potenciais e cinética dele.• Então:
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A energia esta envolvida em todas as ações que ocorrem no Universo.
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enérgeia
ENERGIA
Capacidade de um agente para realizar
trabalhoProdução de
movimento contra uma resistência
Origem da palavra ENERGIA
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Energia é habilidade para realização de certo trabalho.
IluminaçãoCrescimento AquecimentoMovimento
Comunicação
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A Energia pode se tornar presente sob diversas formas
Energia Radiante ou
Luminosa
Energia Química
Energia Mecânica•Potencial Gravitacional•Cinética
Energia Interna Energia Elétrica
Energia NuclearEnergia Eólica
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Conversores
mecanismos,
naturais ou inventados,
transformam energia
de uma forma para outra.
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Lei da Conservação da Energia1o Princípio da Termodinâmica
O uso da energia implica em transformá-la
de uma forma para outra...
Energia total antes da explosão = Energia total após
a explosão
porém ela, a energia, não é criada nem destruida.
Sejam quantas forem as transformações, a quantidade total de energia no Universo permanece constante.
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As transformações não alteram a quantidade de energia do Universo. Embora permaneça inalterada, ...
... em cada transformação, a parcela da energia disponível torna-se cada vez menor.
2o Princípio da Termodinâmica
Na maioria das transformações parte da energia converte em calor...
... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança torna-se , cada vez menos disponível, para realização
de trabalho.
A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.
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Fontes de energia
Fontes Primárias
Recursos enérgéticos disponíveis na natureza ou que dela podem
ser obtidos de forma direta.
Ex. PETRÓLEO
Transformação
Fontes Secundárias
Produtos energéticos oriundos de Fontes Primárias mediante processo de transformação.
Ex. ÓLEO DIESEL
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Fontes Primárias de Energia
PetróleoGás Natural
Carvão mineralMinério de Urânio
Biomassa
SolVento
Hidráulica
Fontes Não Renováveis•Milhões de ano para a formação
•Suprimento limitado
Fontes RenováveisRecompostas em curto espaço de tempo
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Fontes Alternativas de Energia
Energia Solar
Energia Eólica
Biomassa
PCH’s
Mare-Motriz
Células Combústivel
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Energia SolarAquecimento
de edifícios
Sistema Passivo
Sistema Ativo
Coleta e transporta calor por meios
naturais
Usa dispositivos e equipamentos
mecânicos para transportar calor
Termo Solar
RadiaçãoConvecçãoCondução
Produção de
eletricidade
Solar Fotovoltáico
Efeito Fotovoltáico Radiação solar diretamente em
eletricidade 27
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Energia eólica
Captada por sistema de hélices, a energia eólica é
transformada em eletricidade nos aerogeradores.
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PCH Pequena Central Elétrica
PCH’sGeração de eeletricidade de
baixo impacto no ecossistema.
Potência entre 1 e 30 MW
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Primeira Usina Maremotriz - 1966Estuário do rio Rance – FrançaDiferença de altura média: 8,2 m Potencia: 240 MW
Energia Maremotriz
As marés que animam os oceanos é fonte de energia
mecânica, limpa e inesgotável que pode ser captada por
turbinas para gerar eletricidade.
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BiogásEquivalências Energéticas:
1 m 3 de Biogás = 6.000 Kcal - é equivalente a:
1,7 m3 de Metano
1,5 m3 de Gás de Cidade
0,8 L de Gasolina
1,3 L de Álcool
2 Kg de Carboneto de Cálcio
0,7 L de Gasóleo
7 Kw h de Eletricidade
2,7 Kg de Madeira
1,4 Kg de Carvão de Madeira
0,2 m3 de Butano
0,3 m3 de Propano
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Biodiesel
matéria-prima em diversos ramos da indústria
cosméticos, remédios e explosivos.
Fonte PrimáriaSoja, girassol, mamona, algodão, amendoin, etc
UsoMotores de veículos
Geração de eletricidade (bioeletricidade)
Fonte SecundáriaÓleos vegetais
respectivos
Reação com álcoolcatalisador
Biodísel, o “diesel natural”
Poder calorífico
9.500 kcal/kg
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Cana de açucar
O etanol combustível é composto, aqui no Brasil, de 96% de etanol e 4% de
água.Aparece na nossa gasolina, como substituto do chumbo, com 22%,
formando o chamado gasool.
Etanol – Álcool Etílico
C2H5OH
Bagaço
Cogeração
Calor
Eletricidade
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Impactes ambientaisEnergia solar: Energia limpa.
Ao instalar uma central fotovoltaica altera-se a paisagem existente e o equilíbrio natural.
Energia eólica: Energia limpa.
Os parques eólicos alteram a paisagem.
Se for colocado em rotas migratória pode provocar a morte de muitas aves.
Energias renováveis
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Energia da geotérmica:
Energia limpa.
A libertação de vapor a alta pressão provoca poluição sonora e a libertação de calor altera o ecossistema em redor.
Impactes ambientais
Energia da biomassa:
Energia limpa.
A produção de electricidade através da combustão liberta gases nocivos e partículas para a atmosfera, contribuindo para o aquecimento global.
Energia hidráulica:
Energia limpa.
As centrais hidroeléctricas (barragens) provocam inundações alterando o equilíbrio dos ecossistemas.
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Impactes ambientaisEnergias não renováveis
Energia nuclear:
Energia poluente.
É altamente perigosa.
Em caso de acidente liberta-se radioactividade que é prejudicial a qualquer organismo, permanecendo no meio durante muito tempo.Energia dos combustíveis fósseis:
Energia poluente.
Alteram os habitats naturais onde se efectuam as extracções .
A queima dos combustíveis liberta para a atmosfera gases poluentes.
A exploração dos combustíveis fósseis conduz ao seus esgotamento uma vez que as reservas são cada vez menores.
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ENEM 2011Os biocombustíveis de primeira geração são derivados da soja,
milho e cana-de-açúcar e sua produção ocorre através da fermentação. Biocombustíveis derivados de material celulósico ou bicombustíveis de segunda geração — coloquialmente chamados de “gasolina de capim” — são aqueles produzidos a partir de resíduos de madeira (serragem, por exemplo), talos de milho, palha de trigo ou capim de crescimento rápido e se apresentam como uma alternativa para os problemas enfrentados pelos de primeira geração, já que as matérias-primas são baratas e abundantes.
DALE, B. E.; HUBER, G. W. Gasolina de capim e outros vegetais. Scientific American Brasil. Ago. 2009, no 87 (adaptado).
O texto mostra um dos pontos de vista a respeito do uso dos biocombustíveis na
atualidade, os quais:
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A)oferecem múltiplas dificuldades, pois a produção é de alto custo, sua implantação não gera empregos, e deve-se ter cuidado com o risco ambiental, pois eles oferecem os mesmos riscos que o uso de combustíveis fósseis
B)sendo de segunda geração, são produzidos por uma tecnologia que acarreta problemas sociais, sobretudo decorrente do fato de a matéria-prima ser abundante e facilmente encontrada, o que impede a geração de novos empregos.
C)sendo de primeira e segunda geração, são produzidos por tecnologias que devem passar por uma avaliação criteriosa quanto ao uso, pois uma enfrenta o problema da falta de espaço para plantio da matéria-prima e a outra impede a geração de novas fontes de emprego
D)são matrizes energéticas com menor carga de poluição para o ambiente e podem propiciar a geração de novos empregos, entretanto, para serem oferecidos com baixo
custo, a tecnologia da degradação da celulose nos biocombustíveis de segunda geração
deve ser extremamente eficiente.
E) podem acarretar sérios problemas econômicos e sociais, pois a substituição do uso de petróleo afeta negativamente toda uma cadeia produtiva na medida em que exclui diversas fontes de emprego nas refinarias, postos de gasolina e no transporte de petróleo e gasolina.
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