trabalho e energia. energia conceito fundamental na fÍsica e na vida cotidiana crise energÉtica:...
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TRABALHO E ENERGIA
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ENERGIA
CONCEITO FUNDAMENTAL NA FÍSICA E NA VIDA COTIDIANA
CRISE ENERGÉTICA: POUPAR PARA O FUTURO
VITAMINAS: PARA TERMOS MAIS ENERGIABEBIDAS ENERGÉTICAS(?):
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DIFERENTES FORMAS
ENERGIA CINÉTICA: Movimento -> ½ mv² térmica e sonora: associadas com movimento
de átomos e moléculas
ENERGIA POTENCIAL: Posições e configurações de campos de forças: gravitacional, elétrica, nuclear
química e luminosa: origem eletromagnética
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http://www.etymonline.com/index.php
potential late 14c., "possible" (as opposed to actual), from L.L. potentialis "potential," from L. potentia "power" (see potent). The noun, meaning "that which is possible," is first attested 1817, from the adj.
potent c.1500, from L. potentem (nom. potens) "powerful," prp. of *potere "be powerful," from potis "powerful, able, capable" (cognate with Skt. patih "master, husband," Gk. posis, Lith. patis "husband"). Meaning "having sexual power" is first recorded 1899.
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CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
ENERGIA TOTAL DO UNIVERSO PERMANECE CONSTANTE
PODE MUDAR DE FORMAbate-estacas, usinas (hidro, termo, nucleares),
corpo humano, veículos
PROBLEMA: Degradação da Energia Aumento de Entropia TERMODINÂMICA
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TRABALHO
MEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/ VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
Quem 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
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TRABALHO DA FORÇA CENTRÍPETA É NULO
FORÇAS PERPENDICULARES AO DESLOCAMENTO NÃO REALIZAM TRABALHO PORQUE NÃO CAUSAM
VARIAÇÃO NA ENERGIA CINÉTICA
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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)
W = F. d Produto Escalar entre os vetores F e d (W= FxΔx + FyΔy + FzΔz)
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 DE UMA FORÇA VARIÁVEL“área” sob o gráfico
Δ W = F(x) Δ x W ~ Σ F(x) Δx
Fazendo Δ x -> 0 temos
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TRABALHO EM TRAJETÓRIAS CURVILÍNEAS
Integral de linha
∫F.dr = ∫F.dr =∫(Fxdx + Fydy + Fzdz)
dW= F.dr = Fdr cosθ Wtotal = Σ (F. dr)
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TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA
W (x1->x2) = ½ mv2² - ½ mv1²
Energia Cinética K = ½ m v² (unidade joule) Trabalho da força resultante sobre um partícula
é igual à variação da sua energia cinéticaW = Δ K = K final - Kinicial
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POTÊNCIA
Taxa temporal com que trabalho é realizado/a energia é transformada
Pmedia = W / Δ t Pinst = d W / dt 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 Potencial
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Energia Potencial
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Energia Potencial
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Energia Potencial
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Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra
P = mg constante
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Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra
P = mg constante
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Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra
P = mg constante
(½ mv² + mgy) se conserva durante o movimento
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Energia Mecânica do Sistema Terra-Corpo
K = ½ mv² Energia Cinética Ug = mgy Energia Potencial Gravitacional (próximo da superfície da Terra de modo que a força de atração gravitacional possa
ser considerada constante)
EM = K + Ug se conserva desde os efeitos de outras forças sejam desprezíveis
EM2 = EM1
EM = ½mv² + mgy = constante
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EM =mv² + mgy = constante
Wpeso = mg s cosθ = mgh Fnormal não realiza trabalho
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EM =mv² + mgy = constante
Wpeso = Σ mg ds cos θ = m g ΔhFnormal não realiza trabalho
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EM =mv² + mgy = constante
Wpeso = m g ΔhT não realiza trabalho
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Energia Potencial Elástica
Peso e Normal não realizam trabalho
Força variável W calculado pela área sob o gráfico
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(½ mv² + ½ Kx²) se conserva durante o movimento
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Energia Mecânica do Sistema Massa-Mola
K = ½ mv² Energia Cinética Ue = ½ Kx² Energia Potencial Elástica
EM = K + Ue se conserva desde o efeito de outras forças seja desprezíveis
EM2 = EM1
EM = ½mv² + ½ kx² = constante
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FORÇAS CONSERVATIVAS
Força gravitacional Força elétricaForça exercida por uma mola
EM = K + U = constante -> Δ U + Δ K = 0 -> ΔU = - Δ KComo W = Δ K -> Δ U = - Wcons
A variação da energia potencial do sistema é igual a menos a variação do trabalho das forças conservativas
Em uma dimensão: dU = - F(x) dx -> F(x) = - dU dx̸
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Forças Conservativas
. O trabalho realizado por uma força conservativa depende apenas das posições
inicial e final Δ U = - Wcons ---> W1->2 = - Δ U1->2 = U(1) - U(2)
.O trabalho realizado por uma força conservativa em uma trajetória fechada é
nulo
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Diagramas de Energia Potencial
Força Elástica do tipo F = - Kx U = ½ k x²
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Energia Potencial de Ligação de Molécula Diatômica
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Energia Mecânica Dissipada
Quando existem forças dissipativas a energia mecânica final é menor do que a energia mecânica inicial; a diferença aparece como aumento da energia interna das partes em interação.
No caso da força de atrito cinético:Kfinal + Ufinal + fc d = Kinicial + Uinicialfc d é a energia mecânica dissipada