Forças Não Conservativas e Energia Térmica
Em geral os corpos estão sujeitos a forças conservativas e não conservativas que executam trabalho
Nesses casos a energia não é conservada
z h h vt v ( 1 2 𝑚 𝑣 2 +0)−(0+𝑚𝑔ℎ)= 𝑊 𝐴→𝐵 𝑎𝑡 vt h ( 1 2 𝑚 𝑣 2 +0)−(0+𝑚𝑔ℎ)= 𝑊 𝐴→𝐵 𝑎𝑡 1 2 𝑚 𝑣 𝑡 2 +0 −( 1 2 𝑚 𝑣 𝑡 2 +𝑚𝑔ℎ)= 𝑊 𝐴→𝐵 𝑎𝑟
Forças de atrito cinético ou de arrasto têm sempre W < 0 v fk dr f fa v 𝑑𝑊=𝐟∙𝑑𝐫<0 E o atrito estático, qual seu trabalho?
𝐸 𝑚𝑒𝑐 =𝐾+𝑈 sempre diminui na presença de atritos Wnc transfere irreversivelmente Emec do corpo para as moléculas das superfícies/fluidos envolvidos no atrito. Applet(html): “friction” O aumento de energia molecular é observável?
Energia Molecular/Térmica As interações entre moléculas sempre conservam energia, por conta disso definimos 𝑊 𝐴→𝐵 𝑛𝑐 = 𝐸 𝐴 𝑡 − 𝐸 𝐵 𝑡 Essa inocente expressão esconde a hipótese de que toda a energia mecânica perdida pelo corpo se converte em energia molecular (do corpo e da vizinhança)
Não há como medir Et, mas em Física 2 você verá que Et se manifesta na Temperatura (do corpo e da vizinhança) h 1 2 𝑚 𝑣 𝑡𝑒𝑟𝑚 2 +𝑚𝑔ℎ+( 𝐸 𝑡 ) vterm Energia potencial gravitacional é integralmente convertida em energia térmica 1 2 𝑚 𝑣 𝑡𝑒𝑟𝑚 2 +0+( 𝐸 𝑡 +𝑚𝑔ℎ) vterm
Applet “energy-skate-park” Desenhar um escorrega Clicar “Bar Graph” Sim Speed “slow” 1a simulação: sem atrito 2a simulação: com atrito
Problema I 15 m 20 m/s m = 5,0 kg Calcular a perda de energia mecânica devida ao arrasto (g=10 m/s2).
Problema II A B h’ h b a Coeficiente de atrito mk nas duas rampas e tan a > ms. Obter h’ em termos de h
Problema 52 vA k A: bloco parte da posição de equilíbrio com vA B: bloco para C: bloco passa de volta pela posição de equilíbrio vA k atrito 𝑘=400 N m 1 2 𝑚 𝑣 𝐴 2 =20,0 J | 𝑓 𝑘 |=10,0 N Que distância o bloco percorre até parar ? Qual a energia cinética do bloco quando ele passa de volta na posição de equilíbrio? 1 2 𝑘 𝑑 2 − 20 J =−𝑓𝑑 𝑑=29,2 cm K U Et A 20,0 J 0 J EtA B 17,1 J 2,92 J + EtA C 14,2 J 5,84 J + EtA K U Et A 20,0 J 0 J EtA B 17,1 J 2,92 J + EtA C K U Et A 20,0 J 0 J EtA B C 𝐾 𝐶 − 17,1 J =−𝑓𝑑=−2,92 J 𝐾 𝐶 =14,2 J