Movimentos
A D ILSO N S E CC O
Movimentos bidimensionais
Lançamento horizontal No eixo x, temos: (projeção de no eixo x é zero) Como se trata de um MU: x = v0 · t vx = v0 gMovimentos bidimensionais
Lançamento horizontal No eixo y, temos: Como se trata de um MUV: v0y = 0 vy = g · t A D ILSO N S E CC OAs componentes da velocidade v serão: vx = v0 e vy = g · t
Ou seja:v = v02 + (g · t)2
E seu módulo: v = vx2 + v y2
O espaço Py é a ordenada y do ponto P e varia com o tempo segundo a função:
Movimentos bidimensionais
Lançamento horizontal Py = g · t2 2No eixo x: vx = v0 · cos
Como se trata de MU: x = vx · t
Lançamento oblíquo
A D ILSO N S E CC OSeja v0 a velocidade com que uma bolinha P é lançada.
O ângulo que v0 forma com a horizontal é chamado ângulo
de tiro e indicado por .
Lançamento oblíquo
No eixo y: v0y = v0 · sen
Como se trata de MUV: vy = v0y – g · t y = v0y · t –
Seja v0 a velocidade com que uma bolinha P é lançada.
O ângulo que v0 forma com a horizontal é chamado ângulo
de tiro e indicado por .
A D ILSO N S E CC O g · t2 2
Lançamento oblíquo
A velocidade v da bolinha P, no instante t, tem componentes:
vx = v0 · cos e vy = v0y – g · t
Vale também a equação de Torricelli:
vy²= v0y² – 2 · g · y
Portanto, seu módulo é:
ANOTAÇÕES EM AULA
Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso
Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado
Edição de texto: Eugênio Dalle Olle, Fabio Ferreira Rodrigues, Fernando Savoia Gonzalez, João Batista Silva dos Santos,
Livia Santa Clara de Azevedo Ferreira, Lucas Maduar Carvalho Mota, Luiz Alberto de Paula e Silvana Sausmikat Fortes
Preparação de texto: Silvana Cobucci Leite Coordenação de produção: Maria José Tanbellini
Iconografia: Daniela Baraúna, Érika Freitas, Fabio Yoshihito Matsuura, Flávia Aline de Morais e Monica de Souza Diagramação: Mamute Mídia
EDITORA MODERNA
Diretoria de Tecnologia Educacional Editora executiva: Kelly Mayumi Ishida Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio Editores: Andre Jun e Natália Coltri Fernandes
Assistentes editoriais: Ciça Japiassu Reis e Renata Michelin Editor de arte: Fabio Ventura
Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini
Assistentes de arte: Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres Revisores: Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres © Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados.
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Movimentos circulares e uniformes
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Raio da trajetória (R): A trajetória de um ponto material em
MCU é uma circunferência, cujo raio, R, é a distância entre esse ponto e o centro ou eixo em torno do qual ele gira.
Movimentos circulares e uniformes
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Período (T): No movimento circular uniforme, o intervalo de
tempo de duração de cada volta completa é denominado período; geralmente representado por T. No SI, o período é medido em segundo (s).
Movimentos circulares e uniformes
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Frequência (f): A razão entre o número de voltas (n) e o
intervalo de tempo t gasto para completá-las é chamada
frequência.
f = n
Movimentos circulares e uniformes
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Frequência (f): No SI, a unidade de frequência usada para
fenômenos periódicos é o hertz (Hz). Em alguns contextos ainda aparecem as nomenclaturas antigas, como ciclos por segundo (cps) ou rotações por segundo (rps).
Movimentos circulares e uniformes
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Frequência (f): Em Engenharia, costuma-se usar a unidade
prática rotações por minuto (rpm). Embora erradamente
usada como unidade de velocidade de rotação, rpm é unidade de frequência.
Características do movimento circular e uniforme (MCU)
Frequência (f): Para uma volta, isto é, n = 1, temos t = T.
Portanto:
Dizemos que a frequência (f) é o inverso do período (T), e vice versa.
Velocidade escalar linear v
Sendo o movimento uniforme, a velocidade escalar do
móvel que executa um MCU é constante e pode ser calculada pela razão:
v =st
Se considerarmos exatamente uma volta, teremos:
s = 2R e t = T
Deslocamento escalar para uma volta =
= comprimento da circunferência Intervalo de tempo decorrido em uma volta = período
Portanto, a velocidade escalar do corpo, medida ao
longo da trajetória circular, é: s
t 2TR v = v =
Esta velocidade costuma ser denominada velocidade linear ou tangencial, e é o módulo da velocidade vetorial do móvel em cada ponto.
Velocidade escalar linear v
A D ILSO N S E CC O
Velocidade angular média
m
Muitas vezes é mais conveniente localizar o móvel na trajetória pelo ângulo central , medido em radiano, subentendido pelo arco de medida s entre a posição P do móvel no instante t
considerado e o ponto da trajetória tomado como origem dos espaços, veja a figura a seguir.
A D ILSO N S E CC O
Se, num intervalo de tempo t = t2 – t1, o móvel tem um deslocamento angular , a razão é, por definição, a
velocidade angular média m do movimento.
Velocidade angular média
m
t
Como conclusão, temos a fórmula da velocidade angular média:
A unidade da velocidade angular média, no SI, é radiano por segundo (rad/s).
Velocidade angular média
m
t
Se considerarmos uma volta na circunferência, teremos:
= 2 radianos e t = 1 período (T).
Portanto:
Como a frequência f é podemos escrever:
Velocidade angular
t = = 2 T = 2f 1 TFunção horária angular do MCU
No MCU, vale a relação:
Esta função dá a posição do móvel na circunferência
mediante o ângulo central medido em relação a uma
origem determinada.
– 0 = ∙ (t – 0) ou = 0 + ∙ t
Relação entre a velocidade escalar
linear v e a velocidade angular
instantânea
A relação pode ser escrita como:
Como é a velocidade angular , temos: 2R T 2 T v = · R 2 T v = · R v =
Aceleração no MCU
Apesar de ser classificado como “uniforme”, o MCU é um movimento dotado de aceleração pelo fato de ocorrer em uma trajetória curvilínea. No MCU, existe aceleração
centrípeta, isto é, acp ≠ 0.
Porém, sendo um movimento uniforme, ele não tem aceleração tangencial, isto é, at = 0.
Como já vimos, o módulo da aceleração centrípeta é dado por:
Aceleração no MCU
Se substituirmos v por ∙ R, teremos:
acp= vR2 acp= ( · R)2
R acp= 2 · R
⇒
⇒
Podemos ainda escrever a expressão anterior desta maneira:
ou
acp= · v
v
Movimentos circulares acoplados
Em diferentes situações encontramos mecanismos que
trabalham em conjunto, como parte integrante de um todo. Nos motores dos automóveis, por exemplo, polias e outros elementos rotativos acoplados entre si por cintas, correias dentadas ou até por contato direto utilizam o movimento do eixo do motor para produzir algum efeito útil.
Nas figuras a seguir, temos exemplos de dois modos de transmissão de movimento.
Movimentos
circulares
acoplados
Na foto, vemos polias montadas em eixos distintos que transmitem movimento de rotação entre si por meio de correias.
H FN G /S H U T T E R S T O CK 1 2
Movimentos circulares acoplados
Na foto, as engrenagens 1 e 2 transmitem a rotação de uma para a outra por contato direto.
LE S LIE G A R LA N D P ICT U R E L IB R A R Y /A LA M Y /O T H E R IM A G E S 1 2
Movimentos circulares acoplados
Nesses dois modos de transmissão, como não há
escorregamento entre as partes em contato, estas devem ter a mesma velocidade linear de deslocamento.
Assim, na figura anterior, envolvendo transmissão por correias (primeira imagem), os pontos 1 e 2 devem ter velocidades escalares lineares iguais:
2 ∙ f1 ∙ R1 = 2 ∙ f2 ∙ R2 f1· R1 = f2 · R2
1R1 = 2R2
Movimentos circulares acoplados
Sendo R1 e R2 os raios das polias, temos: ou
ou ainda:
Esse resultado mostra que as frequências de rotação são inversamente proporcionais aos raios das polias ou das engrenagens.
f1 f2 =
R2 R1
Movimentos circulares acoplados
Já na caixa de transmissão de marchas abaixo, as engrenagens 1, 2 e 3 giram ligadas a um mesmo eixo (rotação solidária),
portanto, executam o mesmo número de voltas num dado intervalo de tempo. LE S LIE G A R LA N D P ICT U R E L IB R A R Y /A LA M Y /O T H E R IM A G E S
Movimentos circulares acoplados
Isso significa que suas velocidades angulares são iguais. Assim: 1 = 2 ⇒ 2f1 = 2f2 ⇒ f1 = f2
Ou ainda, como , temos: = Rv
v1
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Leis de Newton
Força
A ideia de empurrar ou puxar um corpo para colocá-lo em movimento está relacionada ao conceito intuitivo de força.
V u k m iro v ic /S h u tt e rs to c k F
Leis de Newton
Força
Também podemos associar
força à ideia de provocar
deformação.
Força é uma grandeza vetorial, logo possui: Módulo Direção Sentido V A S T U D IO /S H U T T E R S T O CK F –F
Leis de Newton
Força
Num sistema em que atuam várias forças, chamamos de força resultante a soma vetorial de todas as forças do sistema
.
F1 F2 F3 F4 F2 F1 F 3 F4 A D ILSO N S E CC O FR
Leis de Newton
As três leis fundamentais do movimento, hoje conhecidas como leis de Newton, foram publicadas em 1687 na obra Philosophiae
Naturalis Principia Mathematica.
Isaac Newton (1643-1727) G IR A U D O N /T H E B R ID G E M A N A R T L IB R A R Y / K E Y S T O N E – A CAD E M IE D E S S CIE N CE S , PA R IS Principia U N IV E R S ID A D E D E E S T R A B U R G O , E S T R A B U R G O
Leis de Newton
Princípio da inércia (primeira lei de Newton)
1 9 9 5 P A W S , IN C. A LL R IG H T S R E S E R V E D /D IS T . U N IV E R S A L U CL ICK
Leis de Newton
Princípio da inércia (primeira lei de Newton)
Resumindo
Para alterar o vetor velocidade de um corpo, tanto seu módulo (acelerar ou frear) como sua direção (fazer curva), é necessária a ação de uma força resultante não nula (FR ≠ 0).
FR = 0 ⇔ v = constante ⇒ v = 0 (repouso)
S T U D IO CAP A R R O Z
Princípio da inércia (primeira lei de Newton)
Princípio da inércia (primeira lei de Newton)
Princípio da inércia
(primeira lei de Newton)
M ICH A E L S T . M A U R S H E IL/ CO R B IS /L A T IN S T O CK
Princípio da inércia
(primeira lei de Newton)
T IM W R IG H T /CO R B IS /L A T IN S T O CK
Princípio fundamental da dinâmica
(segunda lei de Newton)
A aceleração de um corpo é proporcional à força resultante que atua sobre ele.
F
R= m · a
N (newton)
kg (quilograma)
m/s2 (metro por segundo
m m
Princípio fundamental da dinâmica
(segunda lei de Newton)
Para um dado corpo, em qualquer instante, a força resultante e a aceleração sempre têm mesma direção e mesmo sentido.
F1 F2 F3 F4 F2 F1 F 3 F4 A D ILSO N S E CC O FR a
Constante
FR = m · a
Princípio fundamental da dinâmica
(segunda lei de Newton)
A D ILSO N S E CC O
M
m
FR = m · a Constante FR FR a am
m
FR = m · a Constante FR FR a a FR FR a aM
m
A B
Princípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
A toda força de ação corresponde uma força de reação de mesma intensidade e mesma direção, mas de sentido oposto.
As forças de ação e de reação sempre atuam em dois corpos distintos. –F F AD ILSO N S E CC O
Princípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
R O D R IG O B U E N D IA /A FP /G E T T Y IM A G E S
–F
F
JO H N G ICH IG I/ B O N G A R T S / G E T T Y IM A G E S
–F
F
Princípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
–F
F
PA S CAL R O S S IE N O /R E U T E R S /L A T IN S T O CKPrincípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
–F
F
Y U R I A R CU R S / S H U T T E R S T O CKPrincípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
–F
1F
1–F
2F
2 K A LS M / S H U T T E R S T O CKPrincípio da ação e reação
(terceira lei de Newton)
Peso ( )
A força peso é a atração gravitacional que age entre corpos que possuem massa. Por exemplo, a força com que a Terra atrai os objetos.
Direção: vertical
Sentido: para baixo (o planeta
atrai o corpo.)
Módulo: P = m ⋅ g
A reação à força peso é a força com que o corpo atrai o planeta.
As principais forças da dinâmica
S T U D IO CAP A R R O Z P –P P P –P
Força de reação normal de apoio ( ) A força de reação normal do apoio é a
força de contato entre um corpo e a superfície de apoio.
Direção: perpendicular às superfícies
em contato.
Sentido: orientada para o interior do
corpo onde atua.
Módulo: depende da situação e das
outras forças que atuam no corpo.
As principais forças da dinâmica
A D ILSO N S E CC O N
As principais forças da dinâmica
A D ILSO N S E CC O NForça de reação normal de apoio ( ) Outras situações:
As principais forças da dinâmica
Força de tração do fio ( ).
Direção: sempre na direção do fio. Sentido: sempre no sentido de
puxar o corpo ao qual está preso.
Módulo: depende da situação e das
outras forças que atuam no corpo.
A força de tração do fio é a força de interação entre um corpo preso a um fio esticado.
T T –T T –T Par ação-reação Par ação-reação A D ILSO N S E CC O
As principais forças da dinâmica
Força elástica
A força elástica é a força exercida por um corpo deformado, ou seja, por um corpo comprimido ou
esticado.
Direção: coincidente com a
direção da deformação.
Sentido: tem sentido oposto
ao da deformação.
Módulo: Fel = k · x (lei de Hooke)
A D ILSO N S E CC O Mola livre Mola comprimida Mola esticada Fel x x Fel
Força de atrito
A força de atrito é a força que surge quando uma superfície movimenta-se, ou tenta de movimentar, em relação a outra. Ela surge em virtude das irregularidades existentes entre as superfícies em contato.
Tentaremos deslocar o bloco para a direita aplicando-lhe uma força F horizontal.
A D ILSO N S E CC O
P
N
F
F
atForça de atrito
Enquanto o bloco permanece em repouso: FR = 0
Portanto: N = P (na vertical)
e Fat = F (na horizontal). Se aumentarmos a força F e o bloco permanecer em repouso, então a força de
atrito Fat também aumentará.
A D ILSO N S E CC O
Força de atrito
A força de atrito atingirá seu valor máximo Fat(máx) quando o bloco estiver na iminência de se movimentar.
A força de atrito que surge enquanto as superfícies não se movimentam, uma em relação à outra, recebe o nome de força de atrito
estático. A D ILSO N S E CC O
Força de atrito
0 ≤ Fat(e) ≤ e · N
e é o coeficiente de atrito estático
Note que a força de atrito estático tem valor variável, que depende do valor da força F, chamada força solicitadora.
A D ILSO N S E CC O
Força de atrito
Fat(c) = c·N
e é o coeficiente de atrito cinético.
A partir do instante em que o bloco começa a se movimentar, a força de atrito diminui ligeiramente e torna-se constante, independentemente do valor da força solicitadora.
A força de atrito é agora denominada força de atrito cinético ou força de atrito dinâmico. A D ILSO N S E CC O
ANOTAÇÕES EM AULA
Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso
Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado
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Assistentes editoriais: Ciça Japiassu Reis e Renata Michelin Editor de arte: Fabio Ventura
Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini
Assistentes de arte: Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres Revisores: Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres © Reprodução proibida. Art. 184 do Código Penal e Lei 9.610 de 19 de fevereiro de 1998. Todos os direitos reservados.
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Dinâmica dos
Dinâmica dos movimentos curvilíneos
Neste capítulo faremos o estudo das forças que atuam em
Dinâmica dos movimentos curvilíneos
Em muitas situações do dia a dia, nossos corpos descrevem um movimento em trajetória circular.
A N D R E I N E K R A S S O V /S H U T T E R S T O CK
Força tangencial e força centrípeta
Ft: componente tangencial da força resultante
Fcp: componente centrípeta da força resultante
A D ILSO N S E CC O
Aceleração tangencial e
aceleração centrípeta
at: aceleração tangencial Modifica o módulo da velocidade
acp: aceleração centrípeta Modifica a direção da velocidade
A D ILSO N S E CC O
Aceleração tangencial e
aceleração centrípeta
A aceleração tangencial at
Direção: tangente à trajetória coincidente com adireção do vetor velocidade
Módulo: igual ao da aceleração escalar at =
Sentido: 144 42444 3 Movimento acelerado ( v aumenta) Movimento retardado ( v diminui) A D ILSO N S E CC O
Aceleração tangencial e
aceleração centrípeta
A aceleração centrípeta acp
Direção: perpendicular à trajetória perpendicular aovetor velocidade Sentido: sempre orientada para o centro da curva
A D ILSO N S E CC O Módulo: ou
As leis de Newton aplicadas aos
movimentos curvilíneos
A aceleração centrípeta e a segunda lei de Newton
A D ILSO N S E CC O Fcp = m · acp v2 R T = m ·
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Trabalho e potência
Nos capítulos anteriores, estudamos o movimento dos corpos usando apenas as funções horárias da Cinemática e as três leis de Newton.
A partir deste capítulo passaremos a analisar os movimentos dos corpos por meio de outras grandezas físicas, como a
energia e a quantidade de movimento.
A energia, em particular, é uma grandeza escalar e está
Trabalho
No dia a dia frequentemente usamos a palavra trabalho.
D A V ID T R O O D /T H E IM A G E B A N K /G E T T Y IM A G E S
Trabalho
No dia a dia frequentemente usamos a palavra trabalho.
M A R CIN B A LCE R Z A K /S H U T T E R S T O CK
Trabalho
No dia a dia frequentemente usamos a palavra trabalho.
CE PH A S P ICT U R E L IB R A R Y /A LA M Y /G LO W IM A G E S
Trabalho
Mas o que significa trabalho?
Podemos interpretar o trabalho de uma força como a
quantidade de energia transferida ou transformada por meio de uma força. A D ILSO N S E CC O
Trabalho
Para uma força F constante, o trabalho, por definição, é dado por: Observação F · cos = Ft Então:
t
F = Ft · dt
F= F d cos
. .
N · m = J(joule) N mPara uma força F variável, devemos calcular o trabalho a partir do gráfico Ft d.
Trabalho
A D ILSO N S E CC OTrabalho da força peso
e da força elástica
Entre as diferentes forças que podem agir nos corpos, duas merecem atenção especial ao se calcular o trabalho: a força peso e a força elástica.
Força peso
Módulo: P = m · g Direção: vertical Sentido: para baixo
Trabalho da força peso
e da força elástica
Entre as diferentes forças que podem agir nos corpos, duas merecem atenção especial ao se calcular o trabalho: a força peso e a força elástica.
Força elástica
Módulo: Felást = k · x
Direção: coincidente com a direção da deformação
Trabalho da força peso
e da força elástica
Trabalho da força peso
Para o corpo descendo: independentemente do caminho
t
P = + P · h1 + P · h2 + P · h3 tP = + P · (h1 + h2 + h3) t
P = + P · h A D ILSO N S E CC OTrabalho da força peso
e da força elástica
Trabalho da força peso
t
P=
P · h
t
P=
m · g · h
Trabalho da força peso
e da força elástica
Trabalho da força elástica
Visto que a força elástica é variável, temos que calcular seu trabalho pelo gráfico Felást x x.
A D ILSO N S E CC O
Trabalho da força peso
e da força elástica
Trabalho da força elástica
Pela lei de Hooke: Felást = k · x (reta inclinada passando pela origem)
t
= N área sob Ft d Mast
Felást x (k x) 2 = . .t
Felást k x2 2 = . Então:⇒
Trabalho da força peso
e da força elástica
Considerações finais
O trabalho da força peso e o trabalho da força elástica não dependem da trajetória descrita pelo ponto de aplicação da força. Por esse motivo, a força peso e a força elástica são chamadas forças conservativas.
Teorema trabalho-energia
Consideremos a situação abaixo.
A D ILSO N S E CC O
Teorema trabalho-energia
Da equação de Torricelli, vista durante o estudo do MUV, temos:
v22 = v12 + 2 · a · d a = v2
2
– v12 2d
Teorema trabalho-energia
Substituindo essa aceleração a na segunda lei de Newton, obtemos:
Ficamos, então, com:
FR = m · a FR = m · v2 2 – v 1 2 2 · d m · v12 2 m · v22 2 FR · d =
–
Trabalho daforça resultante Energia cinética final Energia cinética inicial
m · v12 2 m · v22 2 · d = – FR
Teorema trabalho-energia
Portanto:
(Teorema trabalho-energia ou teorema da energia cinética)
Potência
Representada pela letra P, a potência é a grandeza física
escalar que indica a rapidez com que determinado trabalho é realizado ou a rapidez com que determinada quantidade de energia é transferida ou transformada.
Por definição, potência média é:
J
s = W (watt)
Potência
Mas, para uma força constante:
t
= F · d Então:Pm = F · d Dt Pm = F · vm e P = F · v
Potência
Gráfico Potência x tempo No diagrama P x t (potência instantânea em função do
tempo), o módulo do trabalho da força em dado intervalo de tempo é calculado pela área entre a curva e o eixo das abscissas no intervalo de tempo considerado. A D ILSO N S E CC O
Rendimento
Sempre que um sistema físico recebe energia, inevitavelmente parte dessa energia é perdida, quase sempre na forma de
energia térmica. A D ILSO N S E CC O
A cada quantidade de energia é associada uma potência:
Rendimento
Energia útil ⇔ Potência útil (Pu)
Energia dissipada ⇔ Potência dissipada (Pd) Energia total ⇔ Potência total (Pt)
Rendimento
Então:
Por definição, o rendimento (
) é a grandeza adimensional dada pela relação: = (valor adimensional) Potência útil Potência total W W Portanto: = PPu t E, em porcentagem: (%) = · 100 Pu Pt Pt = Pu + Pd
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Energia mecânica
O que é energia?
Descargas elétricas atmosféricas convertem enormes quantidades de energia elétrica em energia térmica, sonora e luminosa.
A . T . W ILL E T /A LA M Y /O T H E R IM A G E S
Energia cinética (E
c)
Energia mecânica associada ao movimento.
B R E T T M U LCAH Y /S H U T T E R S T O CK
Com energia cinética suficiente, o comboio pode completar o “loop”.
Energia cinética (E
c)
A energia cinética de um ponto material de massa m e velocidade escalar v é calculada pela equação:
Ec = mv1 2
2 ou Ec = mv
2
Energia cinética (E
c)
A energia cinética não depende da direção (horizontal, vertical ou oblíqua) nem da orientação (para cima, para baixo, para a direita ou para a esquerda) da velocidade do corpo. Ela depende, sim, do referencial adotado.
No SI, a massa é medida em quilograma (kg) e a velocidade, em metro por segundo (m/s). Assim, a unidade da energia cinética no SI é: m 2 s kg · = kg
·
m s2 · m = N · m = joule (J) newtonEnergia potencial gravitacional (E
pgrav)
Energia potencial gravitacional (E
pgrav)
ou
t
P = –DEpgravt
P = Epgrav(inicial) – Epgrav(final)Epgrav (bola 1) Epgrav (bola 2) Epgrav (bola 3) Nível 1 zero +mgh +2mgh Nível 2 –mgh zero +mgh Nível 3 –2mgh –mgh zero A D ILSO N S E CC O
Energia mecânica associada a uma deformação.
Mola helicoidal de compressão ou de tração
S T O CK S N A PP /S H U T T E R S T O CK
M A R T IN N O V A K /A LA M Y /O T H E R IM A G E S
Flexionado pela corda, o arco armazena energia potencial elástica.
Energia potencial elástica (E
pelást)
Epelást = kx1 2
2
Energia potencial elástica armazenada por torção em uma barra
S T U D IO CAP A R R O Z
Conservação da energia mecânica
Forças conservativas:
Força peso, força elástica e força de interação eletrostática.
Forças não conservativas:
As forças de atrito entre sólidos e as de resistência exercidas por fluidos como o ar e a água são dissipativas. A força de reação normal exercida por uma superfície, a de tração
exercida por um fio e o empuxo exercido por um fluido são exemplos de forças não conservativas não dissipativas.
Conservação da energia mecânica
Quando, em um sistema físico, a energia mecânica total
se conserva, dizemos que esse sistema é conservativo.
Um sistema físico é considerado conservativo em duas situações:
1a) Quando sobre ele só atuam forças conservativas.
2a) Quando as forças não conservativas que atuam
Conservação da energia mecânica
Para ter uma ideia melhor, acompanhe os exemplos.
Pêndulo oscilando livremente: sistema conservativo
A D ILSO N S E CC O
Conservação da energia mecânica
Para ter uma ideia melhor, acompanhe os exemplos.
Corpo sendo levantado muito lentamente com um fio: sistema não conservativo
A D ILSO N S E CC O
Conservação da energia mecânica
Para ter uma ideia melhor, acompanhe os exemplos.
Corpo escorregando por uma rampa: sistema não conservativo
A D ILSO N S E CC O
Princípio da conservação
da energia mecânica
O sistema é conservativo quando somente as forças conservativas trabalham.
Em um sistema conservativo, é constante a soma dos valores das energias cinética (Ec), potencial gravitacional (Epgrav) e potencial elástica (Epelást), em qualquer instante ou posição. Essa soma é a energia mecânica total (Emec).
Princípio da conservação
da energia mecânica
O sistema é conservativo quando somente as forças conservativas trabalham.
Emec(inicial) = Emec(final) ou
ANOTAÇÕES EM AULA
Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso
Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado
Edição de texto: Eugênio Dalle Olle, Fabio Ferreira Rodrigues, Fernando Savoia Gonzalez, João Batista Silva dos Santos,
Livia Santa Clara de Azevedo Ferreira, Lucas Maduar Carvalho Mota, Luiz Alberto de Paula e Silvana Sausmikat Fortes
Preparação de texto: Silvana Cobucci Leite Coordenação de produção: Maria José Tanbellini
Iconografia: Daniela Baraúna, Érika Freitas, Fabio Yoshihito Matsuura, Flávia Aline de Morais e Monica de Souza Diagramação: Mamute Mídia
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Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini
Assistentes de arte: Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres Revisores: Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres
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