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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
O que você deve saber sobre
A física do início do século XIX foi fortemente influenciada pelas mudanças ocasionadas pela Revolução Industrial. Os novos processos industriais procuravam sobretudo incorporar conceitos como os de conservação, eficiência e rendimento. Foi assim que nasceram os conceitos físicos de trabalho e energia mecânica. A última grandeza foi proposta especialmente para designar algo que se conservava do começo ao fim das transformações – e a estratégia de ampliar a definição de energia para que persista a conservação é usada até hoje.
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
I. Trabalho
Obtido quando uma força aplicada a um corpo causa deslocamento. Trabalho realizado por uma força constante
Se o módulo da força F é constante ao longo do deslocamento s, o trabalho pode ser calculado por meio da expressão:
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
Trabalho realizado por uma força variável: se a força não é constante durante o movimento o trabalho será numericamente igual à área compreendida entre o gráfico F x d e o eixo das abcissas.
Como A1 está acima do eixo horizontal, o trabalho desse trecho é positivo. Já o trabalho no trecho A2 é negativo, pois a região está abaixo do eixo. Temos, então:
I. Trabalho
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
II. Potência
Pode ser analisada de dois modos:  relacionada ao tempo gasto para a realização de um trabalho;  relacionada à quantidade de trabalho executada em um intervalo de tempo fixo.
se a força F for constante durante o deslocamento.
Rendimento: se quisermos descobrir se nossos processos são eficientes ou não, definimos o rendimento de uma máquina como a razão entre a potência útil (de fato aproveitada) e a potência total (necessária ao funcionamento):
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
III. Energia cinética
Manifesta-se no movimento dos corpos em relação a um dado referencial. O corpo em questão deve apresentar velocidade diferente de zero no instante em que estiver sendo observado.
em que m é a massa do corpo, e v, o módulo de sua velocidade.
Teorema da energia cinética
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
IV. Energia potencial
Resulta da posição em que o corpo se encontra e da força que atua sobre ele. Pode ser gravitacional ou elástica, resultando em energia potencial gravitacional ou energia potencial elástica. 
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
IV. Energia potencial
Energia potencial gravitacional: manifesta-se quando um corpo se encontra a determinada altura em relação a um nível referencial.
BELINDA PRETORIUS/SHUTTERSTOCK
Usina hidrelétrica: no ponto mais alto da queda-d´água, a energia potencial tem seu maior valor.
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
Energia potencial elástica: aparece quando distendemos uma mola (ou elástico) dentro dos limites do material e ela tende a retomar sua posição original. Depende da constante elástica k do material e da distensão (ou compressão) x em relação ao comprimento de repouso da mola.
IV. Energia potencial
PHOTOLIBRARY/LATINSTOCK
Energia mecânica: conservação e dissipação Clique aqui para ver a animação.
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
V. Energia mecânica
É a soma de todas as energias potenciais com a energia cinética.
TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA
V. Energia mecânica
Conservação de energia
Sistema conservativo é aquele em que a energia mecânica se mantém constante, sem que ocorra perda ou transformação em outras formas de energia, devido ao atrito. No ponto A, o carrinho possui energia potencial gravitacional. Quando ele começa a cair, ganha velocidade, e parte de sua energia potencial se transforma em cinética.
PHOTOLIBRARY/LATINSTOCK
Energia mecânica: conservação e dissipação Clique aqui para ver a animação.
(UCS-RS) Sobre um bloco atuam as forças indicadas na figura, as quais o deslocam 2 m ao longo do plano horizontal. Analise as informações.
I. O trabalho realizado pela força de atrito Fa é positivo.
II. O trabalho realizado pela força F vale 200 J.
III. O trabalho realizado pela força peso é diferente de zero.
IV. O trabalho realizado pela força normal N é nulo.
Quais são as corretas?
a) apenas I e II
b) apenas I e III
c) apenas II e III
d) apenas II e IV
e) apenas III e IV
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
(Fuvest-SP) O gráfico representa a variação da intensidade da força resultante F, que atua sobre um corpo de 2 kg de massa, em função do deslocamento x.
 
Sabendo que a força F tem a mesma direção e sentido do deslocamento, determine:
a) a aceleração máxima adquirida pelo corpo.
b) o trabalho total realizado pela força F entre as posições x = 0 e x = 3 m.
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
(Aman-RJ) Com que velocidade o bloco da figura a seguir, partindo do repouso e do ponto A, atingirá o ponto B, supondo todas as superfícies sem atrito? (g = 10 m/s2)
a) 0 m/s
b) 5 m/s 
c) 10 m/s 
d) 15 m/s
e) 20 m/s
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
(FMIt-MG) Um corpo de massa 2,0 kg, inicialmente em repouso, é puxado sobre uma superfície horizontal sem atrito, por uma força constante, também horizontal, de 40 N. Qual será sua energia cinética após percorrer 5 m?
a) 0 joule
b) 20 joules 
c) 10 joules 
d) 40 joules
e) n.r.a.
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
(Ufac) Um carro se desloca com velocidade de 72 km/h na Avenida Ceará. O motorista observa a presença de um radar a 300 m e aciona imediatamente os freios. Ele passa pelo radar com velocidade de 36 km/h. Considere a massa do carro igual a 1.000 kg. O módulo da intensidade do trabalho realizado durante a frenagem, em kJ, vale:
a) 50. 
b) 100. 
c) 150. 
d) 200.
e) 250.
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TRABALHO E ENERGIA MECÂNICA – NO VESTIBULAR
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
Professor: utilize a animação para mostrar como o processo de transferência de energia ocorre.
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
Professor: o trabalho da força resultante é a soma algébrica dos trabalhos realizados pelas forças externas ao corpo, individualmente. Assim, em alguns casos é melhor determinar a resultante das forças antes de calcular o trabalho; em outros, vale a pena primeiro calcular os trabalhos um a um.
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
Professor: enfatize que, em problemas como esse, não é possível aplicar diretamente a expressão de trabalho; temos de calcular a área sob o gráfico entre duas posições.
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
Professor: o procedimento geral para resolver problemas desse tipo é comparar a energia mecânica total em dois pontos distintos, conhecendo-se as energias cinética e potencial em um deles. 
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova
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Fis-cad-1-top-4 – 3 Prova