T
RABALHO
E
E
NERGIA
• No dia-a-dia chamamos trabalho a qualquer atividade de natureza muscular ou intelectual que exija esforço. Transportar sacos é trabalhar. Estudar também é trabalhar. • Em Física, a palavra “trabalho” utiliza-se com um
significado próprio, embora relacionado com o sentido comum da palavra.
• Trabalho é uma forma de transferência de energia, mas, para que ocorra é necessário a atuação de uma força.
• Nem sempre, as forças atuam na mesma direção que o movimento do corpo.
W
É uma forma de energia
É uma grandeza escalar
Unidade:
JOULE
TRABALHO
• Obtido quando uma força aplicada a um corpo causa deslocamento.
Trabalho realizado por uma força constante • Se o módulo da força F é constante ao longo do
deslocamento s, o trabalho pode ser calculado por meio da
expressão:
W
Força DeslocamentoNão ser perpendicular
W = F
xd
xcos
a
O trabalho é positivo
quando a força e o
deslocamento do centro
de massa têm a mesma
direção e sentido:
O
trabalho
é
negativo
quando
a
força
e
o
deslocamento do centro de
massa têm a mesma direção e
sentido oposto:
V
F
Sempre que se aplica uma força constante a um sistema,
esta contribui para o aumento da energia do centro de
massa?
1) Quando a força constante e o deslocamento têm a mesma direção e o mesmo sentido, o ângulo α tem a amplitude de zero graus. cos 0º = 1
TRABALHO MOTOR
V
F
TRABALHO RESISTENTE
2) Quando a força constante
e o deslocamento têm a
mesma direcção e sentidos
opostos, o ângulo α é de
180º graus. cos 180º = -1
< 0, trabalho é negativo
ou resistente.
A ação da força contribui
para a diminuição da
energia do centro de
massa do sistema.
3) Quando a força constante
e
o
deslocamento
têm
direções perpendiculares, o
ângulo α é de 90º graus. cos
90º = 0
= 0, trabalho é nulo
Não há variações da
energia do centro de
massa durante o
deslocamento.
TRABALHO NULO
N= 0
TRABALHO NULO
A força centrípeta não realiza trabalho
, pois a força é Fcp= 0
perpendicular ao deslocamento.Um satélite em MCU tem velocidade escalar constante: a energia cinética não varia e o trabalho da força agente é nulo.
A força constante que uma
pessoa exerce numa parede
não realiza trabalho porque
não há deslocamento do seu
ponto de aplicação (Δx =
0m).
Não há transferência de
energia para a parede. No
entanto, a pessoa despende
energia (transpira) que cede à
vizinhança do sistema.
Se um de vocês
empurrar uma parede,
haverá realização de
trabalho?
Se a força não é constante durante o movimento o trabalho
será numericamente igual à área compreendida entre o
gráfico F x d e o eixo das abcissas.
Como A
1está acima do eixo horizontal, o trabalho desse
trecho é positivo. Já o trabalho no trecho A
2é negativo, pois
a região está abaixo do eixo. Temos, então:
TRABALHO REALIZADO POR UMA
FORÇA VARIÁVEL
:
W =
E
F
x
E
F
x
W
N• As Leis de Newton nos permitem analisar muitos tipos de movimento. Mas, sua análise muitas vezes é complicada, exigindo detalhes que simplesmente desconhecemos.
• Há muito tempo, percebeu-se que existe uma outra
técnica, mais poderosa, para a análise dos movimentos. Esta outra técnica envolve a energia.
ALGUMAS FRASES COM A
PALAVRA ENERGIA…
• “A liberação da energia atômica mudou tudo, menos
nossa maneira de pensar”.
Albert Einstein
• “Se tudo o que existe no mundo possuísse uma fonte
de
energia,
com
certeza
a
minha
seria
você”.
Desconhecido
• Se alguém lhe bloquear a porta, não gaste energia
com o confronto, procure as janelas. Lembre-se da
sabedoria da água."A água nunca discute com os seus
obstáculos... mas os contorna."
Augusto Cury
ENERGIA
Embora seja uma palavra familiar, é algo de
difícil definição, mas podemos perceber as
ENERGIA SOLAR
É a energia
radiante
emitida pelo
Sol. Fornece
calor e Luz.
ENERGIA QUÍMICA
É produzida por transformações químicas.
Liberada pelos alimentos, nutre todos os seres
vivos para que seus corpos possam funcionar.
Os carros, os aviões e os barcos dependem da
energia de combustão da gasolina ou do
diesel.
ENERGIA QUÍMICA
Uma velha locomotiva a vapor transforma energia química em energia cinética.
A combustão de madeira ou
carvão na caldeira é uma reação química que produz
calor, obtendo vapor que dá energia à locomotiva.
ENERGIA EÓLICA
É a energia produzida pelo vento. Ela é que faz, por exemplo, girar moinhos e acionar barcos à vela.
ENERGIA ELÉTRICA
É a energia que, nas residências, proporciona iluminação e calefação. Geralmente é convertida em outras formas de energia para realizar trabalho.
ENERGIA NUCLEAR
É a energia liberada quando certos átomos são divididos. É usada, por exemplo, para produzir eletricidade e acionar submarinos.
Uma usina de energia nuclear. Vapor não-radioativo sai das torres de resfriamento
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA
ENERGIA
A energia nunca é criada nem destruída, mas apenas
transformada de um tipo em outro ( ou outros). O total da
energia existente antes da transformação é igual ao total
da energia obtido depois da transformação.
ENERGIA
Podemos associar a energia ao
movimento...
Exemplo: Energia Cinética
onde:
m = massa do corpo
NO ENTANTO ...
.... um corpo pode estar em repouso e possuir energia
apenas devido a posição que ele ocupa.
Exemplo: Energia Potencial
onde: m = massa do corpo
g = aceleração da gravidade h = altura
Obs.: A energia potencial gravitacional depende do nível de referência a partir do qual é medida a altura.
...O TRABALHO DA FORÇA PESO INDEPENDE
DA TRAJETÓRIA DESCRITA
A água de uma cachoeira ... pode movimentar uma
turbina... e gerar energia elétrica.
Sua caracterização será feita através da descrição de
várias modalidades de energia e da explicação de
fenômenos da natureza.
CURIOSIDADE:
PISANDO EM LÍQUIDOS
1. Gotas microscópicas de um metal condutor são colocadas em dois reservatórios plásticos: um perto dos dedos. O outro, do calcanhar.
2. Os reservatórios se conectam por um tubo serpenteado cheio de nanoeletrodos.
3. Ao andar, você coloca ora o calcanhar, ora os dedos no
chão, fazendo com que o metal líquido se desloque de uma ponta do pé à outra.
4. A ida e volta do líquido gera uma corrente elétrica, que
carrega os eletrodos.
5. A energia, então, é armazenada em uma bateria, na dianteira dos pés. 6. Uma micro-entrada USB permite conectar os eletrônicos para carregá-los.
Energia potencial elástica:
aparece quando distendemos umamola (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.
GRÁFICO DA ENERGIA POTENCIAL
ELÁSTICA
FORMAS FUNDAMENTAIS DE
ENERGIA
As diferentes designações atribuídas à energia correspondem apenas a duas formas fundamentais de energia:
Energia cinética que está associada ao movimento. Esta é a energia que associamos ao vento, à água em
movimento, à corrente eléctrica no circuito, ao som e à agitação das partículas do ar junto de um aquecedor.
Energia potencial que corresponde à energia armazenada em condições de poder ser utilizada.
Obs.: Esta é a energia acumulada numa bateria, nos alimentos e nos combustíveis.
FORÇAS CONSERVATIVAS
• São aquelas as quais está associada uma energia
potencial, como o peso e a força elástica.
• Quando um corpo está sob a ação de uma força
conservativa que realiza trabalho resistente, a energia cinética diminui, mas em compensação ocorre um aumento da energia potencial.
• Quando a força conservativa realiza trabalho motor, a
energia cinética aumenta, o que ocorre com a diminuição equivalente da energia potencial.
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA
MECÂNICA
Ec + Ep = constante
A energia mecânica de um sistema permanece constante
quando este se movimenta sob a ação de forças
conservativas e eventualmente de outras forças que
realizam um trabalho nulo.
W motor = peso elevador x h.
Potência média = W/∆t
Unid(Pot) = Unid(W)/Unid(∆t)
Unid(Pot) = joule/ segundo = 1 watt = 1 W
Como os pesos e as alturas de elevação são iguais,
o trabalho dos motores são iguais.
Qual a diferença?
O tempo Δt de realização do trabalho
Mede a rapidez com que um trabalho é realizado ou a rapidez com a
energia é transformada ou transferida.
