TRABALHO E ENERGIA

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TRABALHO E ENERGIA
Máquinas!
O fascínio da Engenharia.
O que é Energia?
É uma grandeza escalar associada ao estado de um ou mais objetos. [1]
Energia é a capacidade dos corpos realizarem trabalho. [2]
Para a física, a energia é uma magnitude abstrata que está ligada ao estado dinâmico de um sistema fechado e que permanece invariável com o tempo [3].
[1] Fundamentos da Física – Halliday, Resnick, Walker. Vol I. 7ª Ed, 2006.
[2] Afirmação mais comum, encontrada na internet.
[3] Conceito de energia - O que é, Definição e Significado http://conceito.de/energia#ixzz4px5qoidk
O que é Trabalho?
Transferência de energia que ocorre quando uma força produz o movimento de um corpo.
É o deslocamento de um corpo devido uma força aplicada a ele.
F  W  E
x
y
Assim:
Análise gráfica do trabalho 
Para uma força constante, atuando na direção do eixo x (desprezando o atrito):
F(N)
x(m)
Fx
W
Unidade do SI de trabalho: Joule (J)
F  W  K (Energia Cinética)
 Teorema Trabalho-Energia Cinética
Quando a força varia com a posição do objeto
Para uma força variando com o aposição do objeto, atuando na direção do eixo x (desprezando o atrito):
Análise gráfica do trabalho 
F(N)
x(m)
Fx
W1
W2
No entanto, se a força variar segundo uma função qualquer:
F(N)
x(m)
F(N)
x(m)
Trabalho realizado pela força de atrito
A força de atrito realiza trabalho que diminui a energia cinética:
Trabalho realizado pela força gravitacional
Um corpo em queda, a força gravitacional aumenta a energia cinética
Um corpo subindo, a força gravitacional diminui a energia cinética
Trabalho realizado pela força elástica
A força elástica realiza trabalho que diminui a energia cinética do bloco.
Trabalho realizado por forças conservativas
Uma força é dita conservativa quando o trabalho realizado por ela, em um ciclo fechado, é nulo. A força gravitacional e a força elástica são forças conservativas.
O trabalho realizado por uma força conservativa não depende do caminho.
Existe uma energia associada às forças conservativas, essa energia é chamada Energia Potencial, que depende apenas das posições iniciais e finais no movimento do corpo. 
Energia Potencial é associada à energia armazenada ou usada durante a realização de trabalho de uma força conservativa.
Energia Potencial: força gravitacional
Energia Potencial diminui
Energia Potencial aumenta
Energia Potencial: força elástica
A energia potencial elástica diminui a medida que a força elástica realiza trabalho para mover o bloco.
Conservação Energia Mecânica
Em um sistema isolado onde apenas forças conservativas causam variações de energia, as energia cinética e potencial podem variar, mas a soma dessas energias permanece sem alteração.
Interpretação de uma Curva de Energia Potencial
Sistema fechado: Terra-Bola
Toda a energia potencial inicial se transforma em energia cinética, imediatamente antes de tocar no solo.
Caso haja uma força externa atuando sobre o sistema Terra-Bola, o trabalho dessa força externa causará variação na energia mecânica. 
Com a presença de Atrito
A força F e o Atrito são constantes:
O trabalho realizado pela força F aplicada é igual a variação da energia mecânica somada a energia dissipada pela força de atrito. Essa energia é dissipada na forma de calor.
Conservação da Energia Mecânica
Assim, a Lei de conservação da energia nos diz que: 
Se um sistema é isolado e só atuam forças conservativas
Se o sistema for isolado, mas existirem forças externas atuando sobre ele
Se houver força dissipativa (ex. atrito) 
A ENERGIA TOTAL DE UM SISTEMA ISOLADO NÃO PODE MUDAR!
A ENERGIA TOTAL DE UM SISTEMA PODE MUDAR APENAS QUANDO ENERGIA É TRANSFERIDA OU RETIRADA!
Potência
Potência corresponde a taxa de variação no tempo na qual um trabalho é realizado. A unidade de Potência no SI é W (watt). Seu valor médio é:
A potência instantânea é dada por:
Para uma força constante: