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Aula 1 Energia 2018

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1º SEMESTRE/2018
CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
FÍSICA e BIOFÍSICA
Energia
Prof. Drª Kenya
BLOG: https://profkenya.wordpress.com/
1
O que é Energia
2
O que é Energia
“A energia não pode ser criada nem destruída, apenas 
transformada de uma forma em outra ou transferida de um 
corpo para outro.”
Lavoisier: “ Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo 
se transforma”.
3
O que é Energia
4
Energia - Classificação
Tipo de Energia Definição
ENERGIA CINÉTICA ENERGIA QUE PERMITE O MOVIMENTO DOS OBJETOS
ENERGIA POTENCIAL ENERGIA ARMAZENADA NO CORPO QUE PERMITE O 
MOVIMENTO
ENERGIA QUÍMICA ENERGIA CONTIDA NAS LIGAÇÕES QUÍMICAS ENTRE OS 
ÁTOMOS E AS MOLÉCULAS DE UMA SUBSTÂNCIA.
ENERGIA NUCLEAR ENERGIA CONTIDA NA CONSTITUIÇÃO DAS PARTICULAS 
NO NÚCLEO DO ÁTOMO
ENERGIA TÉRMICA ENERGIA CINÉTICA INTERNA DA MATÉRIA DEVIDO A 
AGITAÇÃO DE SUAS PARTÍCULAS. CALOR É ENERGIA 
TÉRMICA EM TRÂNSITO
ENERGIA GRAVITACIONAL ENERGIA ASSOCIADA NA INTERAÇÃO GRAVITACIONAL 
DOS CORPOS COM MASSA.
ENERGIA ELÉTRICA ENERGIA DAS CARGAS ELÉTRICAS EM MOVIMENTO
ENERGIA ELETROMAGNÉTICA ENERGIA QUE SE PROPAGA NA ONDA 
ELETROMAGNÉTICA 5
Energia
Exemplo: Um joule é a energia que você gasta ao 
pegar uma maçã de mais ou menos 100g e 
elevar um metro (1,0 m).
1,0 metro
Exemplo: Cada batida 
do coração de uma 
pessoa, consume 
cerca de 1 J de 
energia.
6
Energia
Dependendo do tipo de energia a unidade pode variar.
• Energia térmica: caloria (cal) → 1 cal = 4,18 Joule
• Energia Elétrica: kWh → 1 KWh = 3 600 000 Joule
•No Brasil é comum usar kcal→ 1 kcal = 4184 J
Exemplos:
Um sorvete Tablito da Kibon® tem 124 kcal, 
ou seja, 521 kJ.
7
Energia
Dependendo do tipo de energia a unidade pode variar.
• Energia térmica: caloria (cal) → 1 cal = 4,18 Joule
• Energia Elétrica: kWh → 1 KWh = 3 600 000 Joule
•No Brasil é comum usar kcal → 1 kcal = 4184 J
Exemplos:
Beijar por um minuto gasta 8 kcal de energia, 
ou seja, _______ Joule
8
Lei da Conservação de Energia
9
Lei da Conservação de Energia
“A energia não pode ser 
criada nem destruída, 
apenas transformada de 
uma forma em outra ou 
transferida de um corpo 
para outro.”
10
Tipos de energia
11
Energia Cinética
Mesma velocidade 
Maior a massa maior 
energia cinética.
12
Energia Cinética
Mesma velocidade Maior a 
massa 
Maior energia cinética.
13
Energia Cinética
14
Energia Cinética
Mesma massa.
Maior a velocidade
Maior energia cinética.
15
Energia Cinética
EXERCÍCIO: 
Um leão com cerca de 200 kg está atrás de uma zebra a 80 km/h (22,2 m/s). 
Qual a energia cinética no leão neste momento?
16
Energia Cinética
EXERCÍCIO
Um tubarão branco ataca sua presas e adquire uma velocidade de 50 
km/h (13,9 m/s). Qual a energia cinética gasta pelo tubarão neste 
momento? O tubarão pesa em torno de 680 a 1100 kg.
17
Energia Potencial Gravitacional
18
ENERGIA POTENCIAL 
GRAVITACIONAL SE 
TRANSFORMANDO EM ENERGIA 
CINÉTICA.
Energia Potencial Gravitacional
Mesma altura 
Maior a massa 
Maior energia potência gravitacional.
19
Energia Potencial Gravitacional
Mesma massa 
Maior altura 
Maior energia potencial gravitacional.
20
Energia Potencial Gravitacional
Em criadouro de galinhas existe o poleiro onde as galinhas podem ficar.
Considere que a galinha está em um poleiro a 15 cm (0,15 m) do chão. Qual o
valor de energia que ela tem armazenada, sabendo que ela pesa cerca de 1,0 kg.
Use a gravidade como 10 m/s²
21
Energia Potencial Gravitacional
Calcule a energia potencial gravitacional de cada ave/objeto mostrada na
figura. E diga qual a menor.
Use a gravidade como 10 m/s²
Grifo-pedrês, altura máxima de vôo 11.300 m, peso médio 9 kg.
Condor Andino, altura vôo 4500m, peso médio 11,3 kg.
Air Bus 380, altura máxima 12.000 m, peso médio 680 toneladas.
Resposta: AirBus = 8,16x1010 J Grifo = 1.017.000 J Condor = 508.500 J
22
Energia Térmica
23
Energia Térmica
24
Energia Térmica
Mais frio (menor temperatura) Mais quente (maior temperatura)
25
Energia Térmica
Mais frio 
(menor 
temperatura)
Mais quente 
(maior 
temperatura)
26
Energia Térmica
27
Então, a prof. Ao subir na cadeira gastou 240J de energia que se transformou em 
Energia potencial gravitacional . Posso dizer que ela gastou aproximadamente 60 
caloria.
Energia Química
Energia armazenada nas moléculas da substância 
devido a sua ligação química.
Uma forma de energia pode ser transformada em outra 
numa reação química.
28
Energia Química
Energia armazenada nas moléculas da substância 
devido a sua ligação química.
Exemplo:
Combustão da vela:
Ao queimar a vela ocorre a reação de oxidação (parafina + O2 ) 
representada abaixo:
Parafina Oxigênio Gás carbônico Água
29
Energia Química
Exemplo: Combustão da vela:
Ao queimar a vela ocorre a reação de oxidação
representada abaixo:
Parafina Oxigênio
Gás carbônico Água
Energia menorEnergia maior
30Energia liberada na forma de calor e luz.
Energia Química - Biológica
Energia armazenada nas ligações química das moléculas 
de difosfato de adenosina (ADP) e trifosfato de 
adenosina (ATP).
31
C10H15N5O10P2
C10H16N5O13P3
P
Energia Química - Biológica
Energia armazenada nas ligações química das moléculas 
de difosfato de adenosina (ADP) e trifosfato de 
adenosina (ATP).
32
Energia Química - Biológica
Energia armazenada nas ligações química das moléculas 
de difosfato de adenosina (ADP) e trifosfato de 
adenosina (ATP).
Libera energia 
para o 
organismo
(67 J/g)
33
Energia Química - Biológica
As moléculas de ATP estão presentes em quase todas 
as células dos seres vivos. E são formadas 
continuamente centro dessas células pelo processo de 
fotossíntese, respiração e fermentação.
Fotossíntese: processo pelo qual as
plantas e certos micro-organismo
converte energia luminosa (fótons)
em energia química (energia
potencial nas moléculas de glicose
e energia nas moléculas de ATP)
https://www.youtube.com/watch?v=7oYRM2SHGwY
34
Energia Química - Biológica
As moléculas de ATP estão presentes em quase todas
as células dos seres vivos. E são formadas
continuamente centro dessas células pelo processo de
fotossíntese, respiração e fermentação.
35
FERMENTAÇÃO
RESPIRAÇÃO CELULAR
FOTOSSÍNTESE
TRANSFORMAÇÕES DE ENERGIA BIOQUÍMICA
Dentro das células, as reações químicas com liberação e 
absorção de energia estão relacionadas pela conversão 
das moléculas de ATP E ADP.
Energia dos 
alimentos /da 
respiração 
celular
Energia para a 
célula 
trabalhar
36
Depois de tudo que vimos análise as afirmativas abaixo como 
verdadeiras ou falsas:
a) A energia cinética da formiga é maior que a energia cinética 
de uma tartaruga.
b) O avião tem uma energia potencial GRAVITACIONAL maior 
EM UMA ALTURA DE UM METRO que um drone A 1,0 
METRO.
c) A energia química é responsável pela manutenção da vida.
d) A respiração produz energia térmica para o organismo.
e) O tubarão necessita de energia química para ela seja 
transformada em energia cinética durante a caçada.
f) A fotossíntese produz energia térmica usada na alimentação 
dos seres vivos.
37
Fluxo de energia na biosfera
38
Fluxo de energia na biosfera
39
Fluxo de energia na biosfera
O fluxo de energia é unidirecional 
e decrescente
40
Fluxo de energia na biosfera
Sabendo sobre o fluxo de energia na biosfera, indiferente de
suas preferências pessoais, você temque escolher entre um
prato de alface e um prato de coelho assado qual tem maior
concentração de energia.
41
Fluxo de energia na biosfera
Sabendo sobre o fluxo de energia na biosfera, indiferente de
suas preferências pessoais, você tem que escolher entre um
prato de alface e um prato de coelho assado qual tem maior
concentração de energia.
A quantidade de energia armazenada por todos os produtores é
maior que a quantidade de energia armazenada por todos os
consumidores primários.
42
Energia e o corpo humano
O corpo usa energia extraída dos alimentos para manter em
funcionamento seus vários órgãos, manter sua temperatura
constante e realizar trabalho externo (andar, estudar, namorar...)
43
ENERGIA DOS ALIMENTOS 
Energia e o corpo humano
O corpo usa energia extraída dos alimentos para manter em
funcionamento seus vários órgãos, manter sua temperatura
constante e realizar trabalho externo (andar, estudar, namorar...)
44
ENERGIA DOS ALIMENTOS 
Energia e o corpo humano
O corpo usa energia extraída dos alimentos para manter em
funcionamento seus vários órgãos, manter sua temperatura
constante e realizar trabalho externo (andar, estudar, namorar...)
45
FUNCIONAMENTO SEUS VÁRIOS ÓRGÃOS
Energia e o corpo humano
O corpo usa energia extraída dos alimentos para manter em
funcionamento seus vários órgãos, manter sua temperatura
constante e realizar trabalho externo (andar, estudar, namorar...)
46
REALIZAR TRABALHO EXTERNO 
47
Musaranho : são menores mamíferos existentes, com cerca de 4 gramas. Sua
taxa metabólica ( quantidade de calorias que o corpo gasta para sobreviver ) por grama
é tão alta que ele deve ingerir diariamente uma quantidade de comida quase
igual à sua massa (4,0 gramas de comida por dia).
Ele literalmente come para viver.
Trabalho (W) é o produto da força exercida sobre um corpo pelo deslocamento
deste corpo na direção desta força, ou seja:
W= F.d.cosθ
onde:
W = trabalho realizado (N.m = J)
F= força (N)
d = distância percorrida (deslocamento do corpo) (m)
cos θ = cosseno do ângulo formado pela força e o deslocamento
Trabalho
48
Exemplo:
Determine o trabalho feito para mudar o armário de lugar se a força feita foi de
300 Newtons (N) e arrastou o armário por 2 metros (m).
Resolução:
São dados do exercício:
F = 300N
d = 2 m
cos θ = 1 ( pois a força e o deslocamento têm a mesma direção e sentido) logo,
aplicando a equação do trabalho, temos:
49
W = F.d.cosθ
W = 300. 2.1
W= 600 J
Exemplo:
Lucy pediu ajuda do Sandro para mover sua cadeira de rodas por 500 m. Para
ajudar a amiga Sandro fez uma força de 40N. Determine o trabalho por Sandro.
W = F.d.cosθ
50Resposta 20.000J
O trabalho é igual à variação de energia cinética 
(energia do movimento) de um corpo:
W = ΔEc
Qual das figura abaixo realiza trabalho?
Trabalho
51
PoTência
52
Potência
Podemos transferir energia (trabalho) lentamente ou 
rapidamente.
Se você sobe uma escada o trabalho para levantar o seu próprio
peso é o mesmo, porém ao subir depressa, você terá maior
POTÊNCIA.
53
Potência
Vamos calcular a potência em duas atividades física:
1) Ao caminhar uma pessoa de 70 kg, realiza um trabalho de 23.012
J. Se a pessoa caminhar durante 1 minuto qual a potência feita por
essa pessoa?
2) Um Tiranossauro Rex atinge 40 km/h (11,11 m/s) numa caçada por
cerca de 20 segundos. Um biólogo está estudando os hábitos deste
animal paleontólogo e calcula a energia e potência dele neste
caçada. Sabe que este animal pesava cerca de 5.000 kg.
54
EN
ER
G
IA
FONTE CONVENCIONAL
ENERGIA HIDRÁULICA
ENERGIA DOS 
COMBUSTÍVEIS
VEGETAL
FÓSSEIS
FONTE NÃO 
CONVENCIONAL
ENERGIA GEOTÉRMICA
ENERGIA NUCLEAR
ENERGIA SOLAR
ENERGIA EÓLICA
55
EN
ER
G
IA
FONTE CONVENCIONAL 
(tecnologia de conversão em 
outra energia já esta 
desenvolvida. É viável)
ENERGIA HIDRÁULICA
ENERGIA DOS COMBUSTÍVEIS
FONTE NÃO CONVENCIONAL
(tecnologia de conversão não 
totalmente desenvolvida. 
Algumas não viável 
economicamente.) Surgiu da 
necessidade de energia 
renováveis.
ENERGIA GEOTÉRMICA
ENERGIA NUCLEAR
ENERGIA SOLAR
ENERGIA EÓLICA
56
FONTE ENERGIA 
Energia solar – A energia luminosa do sol
é transformada em eletricidade por um
dispositivo eletrônico, a célula fotovoltaica. Ou
uso de coletores solares térmico (calor) do sol
para aquecer água.
Energia luminosa – é a energia que está 
associada à radiação solar, á luz (fótons).
Luz das lâmpadas, vagalumes
57
Energia hídrica – é a energia que está 
associada à água armazenada numa 
barragem.
Energia hídrica/ ondas– As águas do mar
movimentam uma turbina que aciona um
gerador de eletricidade, num processo similar
ao da energia eólica.
Não existe tecnologia para exploração
comercial. Franca, Inglaterra e Japão são os
pioneiros na produção
58
FONTE ENERGIA 
Energia geotérmica – é a energia 
que está associada ao calor 
proveniente do interior da Terra 
(geiseres) 
Energia eólica – O vento gira as pás de um
gigantesco catavento, que aciona um gerador,
produzindo corrente elétrica. Maiores produtores:
Alemanha, Espanha e EUA.
59
FONTE ENERGIA 
A biomassa
A biomassa consiste no aproveitamento da
energia acumulada nos combustíveis tradicionais
(lenha) e em algumas plantas com elevado teor
energético (milho, cana-de-açúcar).
60
FONTE ENERGIA 
Biogás
Transformação de excrementos animais e lixo
orgânico, como restos de alimentos, em uma
mistura gasosa, que substitui o gás de cozinha,
derivado do petróleo.
A matéria-prima é fermentada por bactérias num
biodigestor, liberando gás e adubo.
Referências 
Eduardo A. C. Garcia; Biofísica; Editora Savier
José Enrique Rodas Durán; Biofísica – Fundamentos e Aplicações; Editora 
Prentice Hall
Halliday, D., Walker, J. e Resnick, R. Fundamentos de física. 4° ed. São 
Paulo: LTC, 2004. 
Okuno, Caldas & Chow- Física para Ciências Biológicas e Biomédicas
61

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