Física - Ensino Médio - Slides - energia mecânica e conservação

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Energia Overview
Trabalho
 Energia Mecânica
 Potência
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Energia Cinética
EC 
Energia Potencial 
Gravitacional
EPgrav
Energia Potencial elastica
EP Elast
Energia Mecânica
Energia Mecânica de um corpo (ou sistema de corpos)
EM = EPgrav + EC + EPelast
EP grav = mgh
EC = ½mv2
EP elas = ½kx2
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Trabalho e Energia Potencial Gravitacional
Fc/peso = mg = peso do corpo
Sentido da força: vertical para cima
deslocamento Δd = h
Wc/peso = (mg).h
EPgrav = Wc/peso = mgh
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Trabalho e Energia Cinética
Força sobre a bola: F
sentido da força: o mesmo do deslocamento;
deslocamento: Δd
Trabalho sobre a bola
W = F.Δd
Substituindo-se
F = m.a
a = v2/2Δd
EC = W = ½ mv2 
EC pode ser nula, mas nunca negativa.
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Trabalho e Energia Potencial Elástica
Wc/mola = ½ kx2
Fc/mola = k.x
 x = deformação elástica
 k = constante da mola
Acumula na mola
EPelast = ½ kx2
1-A EPelast nunca pode ser negativa
2- É nula para x = 0
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Variação de Energia Mecânica de um corpo sólido
Corpo indeformável: EPelas = 0
EM = ½ mv2 + mgh
EM = ½ mv2 + mgh + ½ kx2
Variação da EM :
 ΔEM = ΔEC + ΔEP
ΔEM = [½mv22 – ½mv12] + [mgh2 – mgh1]
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Trabalho positivo e Trabalho negativo
Dissipação de EM em forma de calor
W = Fdesloc ∙ Δd
Fdesloc e Δd mesmo sentido
W > 0
Trabalho motor
Tende a aumentar
a EM
Fdesloc e Δd sentidos opostos
W < 0
Trabalho resistente
Tende a diminuir
a EM 
Trabalho da força de atrito
Dissipa EM em forma de calor
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Trabalho e Variação de Energia Mecânica
Teorema da EM
Wforças ext = EM = ΔEC + ΔEPgrav
Peso = mg
É força inerente a todos os corpos.
Não é considerado “força externa”
O trabalho do peso está contabilizado como ΔEPgrav
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Teorema
 da 
Energia Cinética
Wforças ext = ΔEC + ΔEP
Wpeso
W forças ext + Wpeso = ΔEC
Teorema da EM
W todas as forças = ΔEC
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Analisar o movimento de um paraquedista
W todas forças = 0
W todas forças < 0
W todas forças > 0
→ ΔEC = 0 → v = invariável
No início da queda → EC aumenta.
Δt após abertura do paraqueda . → EC diminui
Trabalho - EC
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Lei da Conservação da EM
W forças ext = ΔEM = ΔEC + ΔEP
O corpo ou sistema não recebe nem cede trabalho
EM não aumenta nem diminui. Permanece inalterado.
A EM se conserva.
W forças ext = 0
ΔEM= 0
ΔEC + ΔEP = 0
A um aumento na EC corresponde uma diminuição equivalente na EP.
A EC transforma-se em EP e
Vice-Versa
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Atrito
Os egipcios, mais de 3.000 A.C, molhavam a areia para facilitar o deslizamento.
A ação dissipatória do atrito impede que a EM se conserve.
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Força de atrito
deslizamento
v
O trabalho da 
força de atrito de deslizamento dissipa energia mecânica.
Força de atrito
Estático
O atrito estático dá sustentação para o movimento do carro.
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Atrito estático e Atrito de deslizamento
Atrito Estático
Segura o bloco.
Resiste ao início do deslizamento.
Intensidade: 0 < Fest < Fest max = ue.N
Atrito de deslizamento
Oposto ao deslizamento
Dissipa energia
Intensidade: Fdesl = ud.N
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Montanha Russa 
Se os atritos (com o trilho e com o ar) forem desprezíveis
Wforças ext = 0
EM se conserva
Ao longo do movimento, uma diminuição na EP corresponde a um aumento equivalente na EC e vice-versa. 
EC = 0
EP = 100 J
Se EP = 20 J
EC = ?
EC = 30 J
EP=?
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KE = energia cinética
PE = energia potencial
TME = energia mecânica total
A energia mecânica se conserva? (1)
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A energia mecânica se conserva? (2)
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W = trabalho externo
Dissipa energia em forma de calor
A energia mecânica se conserva? (3)
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A energia mecânica se conserva? (4)
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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.
Potência média
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F
Δd
Deslocamento no intervalo de tempo Δt
v = Δd/Δt
Pot = W/Δt 
W = F.Δd
Pot = F.Δd/Δt
Pot = F.v
v
Potência Instantânea
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Multiplos e Sub-múltiplos de “watt”
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O kWh e o hp
Energia ou Trabalho  =  Potência x tempo
W = (Pot).Δt
Unid(W) = unid(Pot) x unid(Δt) 
O "hp" - Horsepower.
1 hp = 746 W  = 0,746 kW