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ENERGIA
O conceito de energia pode ser considerado intuitivo. Não é algo que podemos tocar com as mãos, porém podemos sentir suas manifestações.
Para avaliar quantitativamente a energia, devemos medir a transferência de energia de um corpo para outro, isto é, a transformação de uma forma de energia em outra.
Para medir a quantidade de energia transferida de um corpo para outro vamos introduzir o conceito de trabalho.
Trabalho de uma força
O significado da palavra trabalho, em Física, é diferente do seu significado habitual, empregado na linguagem comum. Trabalho, em Física, é sempre relacionado a uma força e a um deslocamento.
Temos dois casos, que passaremos a examinar:
a) A força tem a mesma direção do deslocamento.
b) A força não tem a mesma direção do deslocamento.
A unidade de trabalho no SI é o Nm, chamada Joule e indicada por J.
Se a força tem o mesmo sentido do deslocamento, o trabalho é dito motor. Se a força tem sentido contrário, o trabalho é denominado resistente.
Wmotor > 0 e Wresistente < 0
OBS.:
1º) Se a força for perpendicular à direção do deslocamento, o trabalho da força é nulo, pois cos 90° = 0.
2º) Podemos calcular o trabalho de uma força, constante, utilizando o gráfico.
Exemplos:
1) Um ponto material é deslocado 10 metros por uma força de 50 N, como indica a figura. Determinar o trabalho realizado pela força no deslocamento de A até B. Dado: cos 60° = 0,5.
2) Um corpo de massa 2 kg e velocidade inicial 2 m/s desloca-se em linha reta por 3 metros, adquirindo velocidade de 3 m/s em movimento uniformemente variado. Qual o trabalho realizado pela força resultante nesse deslocamento?
Trabalho da força peso
Todo corpo que se encontra a uma certa altura do chão, está sujeito a ação da força peso. Sendo que ela realiza um trabalho resistente durante a subida e um trabalho motor durante a descida.
Exemplo:
Um homem levanta uma caixa de massa 8 kg a uma altura de 2 m em relação ao solo, com velocidade constante. Sabendo que g = 10 m/s2, determinar o módulo do trabalho realizado ela força peso.
Potência
Consideremos duas pessoas que realizam o mesmo trabalho. Se uma delas leva um tempo menor que a outra para a realização desse trabalho, tem de fazer um esforço maior e, portanto, dizemos que desenvolveu uma potência maior.
A unidade de potência no SI é o Watt, que se indica pela letra W. Mas são muito comuns, também o cavalo-vapor (CV) e o horse-power (HP), cuja equivalência é:
1 CV = 735 W
1 HP = 746 W
Exemplo:
Calcular a potência média desenvolvida por uma pessoa que eleva a 20 metros de altura, com velocidade constante, um corpo de 5 kg em 10 s. Adote g = 10 m/s2.
Rendimento
Imaginemos uma máquina qualquer que deve realizar determinado trabalho; por exemplo, um trem elétrico. Para o trem elétrico funcionar, devemos fornecer a ele uma potência denominada potência elétrica ou potência total. Por outro lado, o trem desenvolve uma potência útil, que provoca o seu deslocamento. A potência útil é sempre menor que a potência total, pois uma parte da potência total é utilizada (perdida) para vencer as resistências passivas, representadas principalmente pelo atrito.
Exemplo:
O rendimento de uma máquina é de 80%. Sabendo-se que ela realiza um trabalho de 1000 J em 20 s, determine a potência total consumida pela máquina.
EXERCÍCIOS
1) Uma caixa desliza num plano sem atrito sob a ação de uma força F de intensidade 60 N. Determine o trabalho dessa força em um deslocamento de 12 m, no mesmo sentido dessa força. 720J
2) Sobre um corpo de massa 8 kg, inicialmente em repouso, age uma força constante F = 80 N, na direção do deslocamento. Determine o trabalho realizado pela força nos primeiros 20 segundos de movimento. 160.000J
3) Um ponto material de massa 6 kg tem velocidade de 8 m/s quando sobre ele passa a agir uma força de intensidade 30 N na direção do movimento, durante 4 s. Determine:
a) o deslocamento durante esses 4 s; 72 m
b) o trabalho realizado nesse deslocamento. 2.160 J
4) Um móvel de massa 40 kg tem velocidade constante de 90 km/h. Num determinado instante entra numa região rugosa onde o coeficiente de atrito é igual a 0,2. Determine:
a) o espaço percorrido pelo móvel na região rugosa, até parar; 156,25 m
b) o trabalho realizado pela força de atrito. -12.500 J 
5) Determine o trabalho realizado por uma força de 200 N num deslocamento de 8 m nos seguintes casos:
a) força e deslocamento formam um ângulo de 30º; 
3
800
 J
b) força e deslocamento formam um ângulo de 90°; zero
c) força e deslocamento formam um ângulo de 120º. -800 J 
6) O gráfico representa a intensidade da força aplicada a um ponto material, em função da posição sobre uma trajetória. Calcule o trabalho realizado pela força nos deslocamentos:
a) de 0 a 5 m; 50J 
b) de 5 m a 8 m; -15J 
c) de 0 a 8 m; 35J
7) Uma força, agindo sobre um ponto material, varia com a posição de acordo com o gráfico. Calcule o trabalho realizado pela força média no deslocamento de 0 a 6 m. 210J
8) Um garoto abandona uma pedra de 0,4 kg do alto de uma torre de 25 m de altura. Dado g = 10 m/s2, calcule o trabalho realizado pela força peso até a pedra atingir o solo. 100J
9) Uma pessoa arrasta um saco de areia de massa 10 kg a uma distância de 8 m sobre o solo, empregando para tanto uma força horizontal de 90 N. A seguir, ergue o saco a uma altura de 1,5 m para colocá-lo sobre um muro. Sabendo que g = 10 m/s2, calcule o trabalho total realizado pela pessoa. 870J
10) Qual o trabalho desenvolvido por uma pessoa que transporta a 7 m de altura um corpo de massa 3 kg, com velocidade constante? Adote g = 10 m/s2. 210J
11) Uma esfera de massa 2 kg está presa à extremidade de um fio de comprimento 60 cm, disposto horizontalmente, como mostra a figura. Calcule o trabalho realizado pelo peso da esfera no deslocamento de A para B. Adote g = 10 m/s2. 
12) Calcule o trabalho desenvolvido por uma pessoa de 60 kg de massa quando sobe, com velocidade constante, uma escada de 50 degraus de 20 cm de altura cada um. 6000 J
13) Um homem de massa igual a 80 kg sobe um morro cuja elevação total é de 20 m, em 10 s. Qual é a potência média que ele desenvolve? Adote g = 10 m/s2. 1600 W
14) Um motor de potência 60 kW aciona um veículo durante 2h. Calcule o trabalho desenvolvido pelo motor. 4,32.108J
15) Uma força horizontal de intensidade 20 N é aplicada a um corpo inicialmente em repouso. Sabendo que o corpo sofre um deslocamento de 8 m em 2 s, calcule a potência média dessa força. 80 W
16) Um ponto material tem massa de 4 kg e velocidade inicial de 12 m/s. Sabendo que sobre ele passa a agir uma força de intensidade 20 N, durante 9 s, responda:
a)
Qual o trabalho realizado por essa força? 6210 J
b)
Qual a potência desenvolvida? 690 W
17) Um motor de potência total 800 W desenvolve uma potência útil de 600 W. Determine o rendimento em porcentagem. 75%
18) Um motor de 50 HP utiliza efetivamente em sua operação 40 HP. Qual o seu rendimento? 80%
19) Uma máquina fornece o trabalho útil de 600 J. Sabendo que seu rendimento é de 60%, calcule o trabalho perdido. 400 J
20) Um carro de 120 kg percorre uma pista, reta e horizontal, de 800 m com velocidade constante igual a 20 m/s. Durante o movimento, o motor do carro desenvolve 30 kW de potência eficaz. Determine o trabalho eficaz realizado pelo motor no percurso considerado. 1,2 x106 J
21)
Em quanto tempo um motor de potência útil igual a 125 W, funcionando como elevador, eleva, a 10 m de altura com velocidade constante um corpo de peso igual a 50 N? 4 s
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