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Trabalho & Conservação de energia
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Trabalho Sempre se refere a uma força, nunca a um corpo.
Para haver trabalho é necessário que haja deslocamento do corpo. É uma grandeza escalar. Trabalho positivo força a favor do deslocamento Trabalho negativo força oposta ao deslocamento
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Cálculo do Trabalho = F x d x cos [J] onde F = força exercida em um corpo, d = deslocamento do corpo e = ângulo entre direção da força e do deslocamento Se F for paralela a d = F x d
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É trabalho? Andar 10 km carregando um saco de cimento na cabeça?
Fazer uma enorme força para empurrar um carro e não tirá-lo do lugar? O motor de um carro funcionando em “ponto morto”, enquanto ele está parado em um congestionamento?
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Potência Em problemas técnicos é fundamental considerar a rapidez de realização de determinado trabalho. Exemplos: Um carro é mais potente que outro se ele leva menos tempo para atingir uma determinada velocidade. Um aparelho de som é mais potente que outro se ele transforma mais energia elétrica em sonora em um certo intervalo de tempo.
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Cálculo da Potência Podemos agora associar à potência o trabalho realizado por uma força num certo intervalo de tempo: P = / Δt [J/s = W] A Potência será maior: quanto maior o Trabalho realizado num determinado tempo; quanto menor o tempo para realizar um determinado trabalho e quanto maior for a transformação de energia
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Energia É a capacidade que um corpo possui para realizar trabalho. Portanto, também é uma grandeza escalar medida em Joule. Energia Cinética (Ec) de um objeto é a sua capacidade de realizar trabalho devido a seu movimento. Energia Potencial Gravitacional (Ep) de um objeto é a sua capacidade de ralizar trabalho devido a sua posição em um campo gravitacional, normalmente, relativa à superfície terrestre.
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Conservação da Energia Mecânica
“Na natureza nada se cria e nada se perde, tudo se transforma...” A energia Mecânica (EM) é a soma das energias Cinética e Potencial. A Energia Mecânica permanece constante na ausência de forças dissipativas, apenas se transformando em suas formas cinética e potencial.
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Cálculo da Energia Mecânica
EM = Ec + Ep [J] Onde m = massa do objeto; v = velocidade do objeto; g = gravidade na superfície da Terra e h = altura relativa à superfície terrestre
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Turbo drop Dados: m = 500kg Aceleração(subida)= 0,2 m/s2
Altura da torre (subida) = 60 m Altura de queda = 57 m Tempo de subida = 24 s Tempo de queda = 3s Velocidade máxima = 80 km/h Relembrando o brinquedo e os conceitos até agora aprendidos, você seria capaz de calcular: a. velocidade média de subida (Vs)? b. Velocidade média de descida (Vd)? c. O trabalho realizado na subida? d. A potência do brinquedo?
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Turbo Drop - resolução A)Subida: B) Descida: C) Trabalho: D) Potência:
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Aplicação do Teorema de Conservação da Energia Mecânica
Em1 = Energia na altura máxima Em2 = Energia após a descida Em1 = Em2 M x g x h = ½ x m x vmax2 Vmax2= 2 x 9,8m/s2 x 20 m Vmax = 19,8 m/s
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