Energia Mecânica - 2021

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Professor: Adilson Zanesco
Ano: 2021
Conteúdo do 1º Ano do Ensino Médio
ENERGIA MECÂNICA
ENERGIA
Energia - são processos que surgem de várias formas na natureza. Esses processos estão em sucessivas transformações, uma forma de energia convertendo-se em outra. 
Podemos simplificar o conceito de energia como a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho. 
Imagem: Giligone / GNU Free Documentation License.
Sempre que ocorre uma transferência de energia, a quantidade de energia total do Universo não se altera: é a mesma antes e depois da transferência.
 A energia não pode ser criada ou destruída; pode apenas ser transferida ou transformada de um objeto para outro (Joule).
PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 
Fontes não Renováveis - São aquelas que se esgotam com
 o uso. Foram necessários milhões de anos para a sua 
formação, sob condições específicas da História geológica
 da Terra que dificilmente voltarão a se repetir. Portanto, 
apresentam suprimento limitado. 
FONTES PRIMÁRIAS DE ENERGIA
Exemplo: Combustíveis Fósseis (petróleo, carvão mineral e xisto), Minerais Energéticos e Radioativos (urânio, plutônio e tório).
Fontes Renováveis - São aquelas que têm a possibilidade 
de se renovar. Recompostas em curto espaço de tempo.
Exemplo: Biomassa (resultante de material orgânico em compostagem, que, ao entrar em decomposição, libera gases combustíveis), solar, eólica, marés e hidráulica.
Imagem: Chixoy /GNU Free Documentation License
 
 GERAÇÃO DE ENERGIA 
O domínio dos meios de produção de energia tornou-se indispensável para o crescimento econômico.
Petróleo
Gás Natural
Carvão
Biomassa
Eólica
Hídrica
Ondas
Solar
Geotérmica
Refinaria
Central 
Térmica
Calor
Eletricidade
Gasolina / 
Gasóleo
Residencial
Indústria
Transportes
Serviços
Fonte: http://www.janeladosaber.com/dia_energia/index.htm
ENERGIA MECÂNICA
	A energia mecânica pode ser definida como a capacidade de um corpo de realizar trabalho. 
EM = EC + EP
Energia Mecânica (EM) - É a soma das Energias Cinética (EC) com a Energia Potencial Gravitacional(Ep) e/ou a Energia Potencial Elástica (Epel). 
Energia Cinética 
	A energia cinética é a energia associada à velocidade de um corpo. Se existe velocidade, certamente haverá esse tipo de energia. Para objetos que estão em repouso, a energia cinética é nula, pois a velocidade de tais corpos é zero.
Fórmula:
Ec = Energia cinética
m = massa
v= velocidade
A unidade de medida de Energia é o Joule ( J)
Energia Potencial
	A energia potencial é uma forma de energia que pode ser armazenada nos corpos e que depende do tipo de interação e da posição que o corpo apresenta em relação à sua vizinhança. Na Física, existem basicamente duas formas de energia potencial mecânica:
Energia potencial gravitacional 
Energia potencial elástica.
1. Energia potencial gravitacional
	É a energia relacionada à altura de um corpo em relação ao solo. A energia potencial gravitacional é definida por:
2. Energia potencial elástica
	Energia potencial elástica é uma forma de energia relacionada à compressão ou elongação de um corpo que tende a voltar ao seu formato original, como molas e elásticos.
Conservação da energia mecânica
	De acordo com a lei da conservação da energia mecânica, quando nenhuma força dissipativa atua sobre um corpo, toda a sua energia relativa ao movimento é mantida constante. Isso equivale a dizer que a energia cinética e a energia potencial do corpo nunca mudam.
	A energia cinética pode ser associada ao vento, à água em movimento, à corrente elétrica no circuito, ao som e à agitação das partículas do ar junto de um aquecedor.
Um automóvel em movimento, uma criança que corre ou uma pedra que rola têm energia cinética;
A água na represa, uma mola comprimida ou um carrinho no alto tem energia potencial
	Quando uma pessoa está realizando um bungee-jump temos os três tipos de energia:
	● cinética: o sistema possui velocidade de queda;
	● potencial gravitacional: o sistema está a certa altura do solo, considerando como nível de referência;
	● potencial elástica: a corda elástica está alongada.
II. Energia Potencial Gravitacional – 
 Está associada a altura (posição
 que o corpo ocupa em relação, 
 geralmente, à superfície da terra).
Temos os 3 tipos de energia na corrida de um atleta de salto com vara
EP = mgh
III. Energia Potencial Elástica –
 Está associada à deformação de um corpo. 
I. Energia Cinética – 
 Está associada ao movimento dos corpos.
Imagem: SEE-PE
Corrida
O atleta acelera pela pista levando a vara para o alto
Impulsão
A velocidade diminui ao baixar a vara para fincá-la na caixa de apoio.
1
2
Voo
O impulso para a frente e a flexibilidade da vara lançam o atleta para cima.
3
Queda
Superando o sarrafo, o atleta estica as pernas, gira o corpo, e amortece a queda.
4
Sarrafo 
Se cai, o salto não é válido
Queda
EPel = kx²
2
EC = mv²
2
Principio da conservação de Energia
A energia potencial no começo da queda vira energia cinética no final
 Ec + Ep = EM
1. Um caminhão de 1500 kg desloca-se, a 10 m/s, sobre um viaduto de 10 m, construído acima de uma avenida movimentada. Determine a energia mecânica do caminhão em relação à avenida. Adote g = 10 m/s²
Exemplos
2. Uma criança abandona um objeto do alto de um apartamento de um prédio residencial. Ao chegar ao solo a velocidade do objeto era de 72 Km/h. Admitindo o valor da gravidade como 10 m/s2 e desprezando as forças de resistência do ar, determine a altura do lançamento do objeto.
3. O recordista em altura Javier Sotomaior tem o recorde de 2,45m de salto em altura, sendo g=10m/s calcule a velocidade dele antes do salto.
4. Uma mola elástica ideal, submetida a ação de uma força está deformada 20 cm, sendo a constante elas tica de 10 N/m calcule a energia elástica armazenada na mola.
5. A figura mostra o perfil de uma montanha-russa de um parque de diversões. O carrinho é levado até o ponto mais alto por uma esteira, atingindo o ponto A com velocidade que pode ser considerada nula. A partir desse ponto, inicia seu movimento e, ao passar pelo ponto C, sua velocidade é de 10m/s.
Considerando a massa do conjunto carrinho + passageiros como 400 kg e g = 10 m/s², determine:
A velocidade no ponto B
A energia mecânica no ponto C
A
B
24 m
4 m
C
6. Um ciclista desce uma rua inclinada, com forte vento 
contrário ao seu movimento, com velocidade constante.
 Pode-se afirmar que:
 
a) sua energia cinética está aumentando. 
b) sua energia potencial gravitacional está diminuindo
c) sua energia cinética está diminuindo. 
d) sua energia potencial gravitacional é constante.
7. ENEM - 2005
Observe a situação descrita na tirinha abaixo.
 Assim que o menino lança a flecha, há transformação de um tipo de energia em outra. A transformação, nesse caso, é de energia
a) potencial elástica em energia gravitacional.
b) gravitacional em energia potencial.
c) potencial elástica em energia cinética.
d) cinética em energia potencial elástica.
e) gravitacional em energia cinética.
8. Os parques de diversões são lugares muito procurados por pessoas que gostam de emoções fortes. Por exemplo, na descida de um tobogã experimenta-se uma sucessão de quedas abruptas de tirar o fôlego.
Considerando o movimento de descida e desprezando o atrito, analise as afirmativas a seguir, com base em seus conhecimentos.
I.	A energia potencial e a velocidade aumentam.
II.	A energia cinética aumenta.
III.	A velocidade permanece constante.
IV.	A energia potencial diminui, e a sua velocidade aumenta.
 
Estão corretas apenas as afirmativas
a) II e IV. 		b)I, III e IV. 	c) I e II. 	 
d) II e III.		e)III e IV.		f)N.d.a.