Trabalho & Conservação de energia

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

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

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?

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.

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

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.

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.

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

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?

Turbo Drop - resolução A)Subida: B) Descida: C) Trabalho: D) Potência:

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