TRABALHO E ENERGIA

ENERGIA CONCEITO FUNDAMENTAL NA FÍSICA E NA VIDA COTIDIANA CRISE ENERGÉTICA: POUPAR PARA O FUTURO VITAMINAS: PARA TERMOS MAIS ENERGIA BEBIDAS ENERGÉTICAS(?):

DIFERENTES FORMAS ENERGIA CINÉTICA: Movimento -> ½ mv² térmica e sonora: associadas com movimento de átomos e moléculas ENERGIA POTENCIAL: Posições e configurações de campos de forças: gravitacional, elétrica, nuclear química e luminosa: origem eletromagnética

http://www.etymonline.com/index.php potential late 14c., "possible" (as opposed to actual), from L.L. potentialis "potential," from L. potentia "power" (see potent). The noun, meaning "that which is possible," is first attested 1817, from the adj. potent c.1500, from L. potentem (nom. potens) "powerful," prp. of *potere "be powerful," from potis "powerful, able, capable" (cognate with Skt. patih "master, husband," Gk. posis, Lith. patis "husband"). Meaning "having sexual power" is first recorded 1899.

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA ENERGIA TOTAL DO UNIVERSO PERMANECE CONSTANTE PODE MUDAR DE FORMA bate-estacas, usinas (hidro, termo, nucleares), corpo humano, veículos PROBLEMA: Degradação da Energia Aumento de Entropia TERMODINÂMICA

TRABALHO MEDIDA DA TRANSFORMAÇÃO/ VARIAÇÃO/TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA Quem ganhou energia: recebeu trabalho Quem perdeu energia: realizou trabalho TRABALHO foi realizado pela pessoa sobre a caixa: pessoa perde energia química (processos biológicos internos) e caixa ganha energia cinética e energia térmica por causa do atrito.

FORÇA SÓ REALIZA TRABALHO QUANDO HÁ DESLOCAMENTO DO PONTO DE APLICAÇÃO TRABALHO FOI REALIZADO PELO HALTEROFILISTA PARA LEVANTAR O PESO: aumentou a energia potencial do halteres diminuiu a energia do atleta FORÇA SÓ REALIZA TRABALHO QUANDO HÁ DESLOCAMENTO DO PONTO DE APLICAÇÃO NÃO HÁ REALIZAÇÃO DE TRABALHO PELO HALTEROFILISTA SOBRE O HALTERE QUANDO O MESMO ESTÁ PARADO NO ALTO Trabalho nos interno ao organismo do halterofilista para manter os músculos retesados

TRABALHO DA FORÇA CENTRÍPETA É NULO FORÇAS PERPENDICULARES AO DESLOCAMENTO NÃO REALIZAM TRABALHO PORQUE NÃO CAUSAM VARIAÇÃO NA ENERGIA CINÉTICA

ATRIBUTOS DA DEFINIÇÃO DE TRABALHO Medida da energia transferida entre dois sistemas Necessário haver deslocamento do ponto de aplicação da força Força perpendicular ao deslocamento não realiza trabalho

TRABALHO DE UMA FORÇA CONSTANTE (unidade joule 1 J = 1 N.m) W = F. d Produto Escalar entre os vetores F e d (W= FxΔx + FyΔy + FzΔz) Componente da força na direção do movimento é que realiza o trabalho Quando F “ajuda o movimento” -> Energia Cinética Aumenta W é + Quando F “atrapalha” o movimento -> Energia Cinética Diminui W é -

TRABALHO DE UMA FORÇA VARIÁVEL “área” sob o gráfico Δ W = F(x) Δ x W ~ Σ F(x) Δx Fazendo Δ x -> 0 temos

TRABALHO EM TRAJETÓRIAS CURVILÍNEAS Integral de linha ∫F.dr = ∫F.dr =∫(Fxdx + Fydy + Fzdz) dW= F.dr = Fdr cosθ Wtotal = Σ (F. dr)

TRABALHO E ENERGIA CINÉTICA W (x1->x2) = ½ mv2² - ½ mv1² Energia Cinética K = ½ m v² (unidade joule) Trabalho da força resultante sobre um partícula é igual à variação da sua energia cinética W = Δ K = K final - Kinicial

POTÊNCIA Taxa temporal com que trabalho é realizado/a energia é transformada Pmedia = W / Δ t Pinst = d W / dt Unidade watt (W) 1 W = 1 J / 1s 1 kW = 10³ W 1 HP = 746 W 1 CV = 735 W Carro 1.6 ~ 100 CV

Preço do kWh (abril 2011) ~ R$ 0,4 Lâmpada de 60 W 60 J / s Chuveiro elétrico 2600 W – 6800 W TV 105 W Geladeira 101 W Home-Theater 30 a 130 W Usina Jorge Lacerda 700 MW Angra I 500 MW Angra II 1000 MW Itaipu 12000 MW kWh medida de energia 1000 W em uma hora Preço do kWh (abril 2011) ~ R$ 0,4

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra P = mg constante

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra P = mg constante

Energia Potencial Gravitacional Próximo da superfície da Terra P = mg constante (½ mv² + mgy) se conserva durante o movimento

Energia Mecânica do Sistema Terra-Corpo K = ½ mv² Energia Cinética Ug = mgy Energia Potencial Gravitacional (próximo da superfície da Terra de modo que a força de atração gravitacional possa ser considerada constante) EM = K + Ug se conserva desde os efeitos de outras forças sejam desprezíveis EM2 = EM1 EM = ½mv² + mgy = constante

EM =mv² + mgy = constante Wpeso = mg s cosθ = mgh Fnormal não realiza trabalho

EM =mv² + mgy = constante Wpeso = Σ mg ds cos θ = m g Δh Fnormal não realiza trabalho

EM =mv² + mgy = constante Wpeso = m g Δh T não realiza trabalho

Energia Potencial Elástica Peso e Normal não realizam trabalho Força variável W calculado pela área sob o gráfico

(½ mv² + ½ Kx²) se conserva durante o movimento

Energia Mecânica do Sistema Massa-Mola K = ½ mv² Energia Cinética Ue = ½ Kx² Energia Potencial Elástica EM = K + Ue se conserva desde o efeito de outras forças seja desprezíveis EM2 = EM1 EM = ½mv² + ½ kx² = constante

Em uma dimensão: dU = - F(x) dx -> F(x) = - dU ̸ dx FORÇAS CONSERVATIVAS Força gravitacional Força elétrica Força exercida por uma mola EM = K + U = constante -> Δ U + Δ K = 0 -> ΔU = - Δ K Como W = Δ K -> Δ U = - Wcons A variação da energia potencial do sistema é igual a menos a variação do trabalho das forças conservativas Em uma dimensão: dU = - F(x) dx -> F(x) = - dU ̸ dx

Forças Conservativas . O trabalho realizado por uma força conservativa depende apenas das posições inicial e final Δ U = - Wcons ---> W1->2 = - Δ U1->2 = U(1) - U(2) .O trabalho realizado por uma força conservativa em uma trajetória fechada é nulo

Diagramas de Energia Potencial Força Elástica do tipo F = - Kx U = ½ k x²

Energia Potencial de Ligação de Molécula Diatômica

Energia Mecânica Dissipada Quando existem forças dissipativas a energia mecânica final é menor do que a energia mecânica inicial; a diferença aparece como aumento da energia interna das partes em interação. No caso da força de atrito cinético: Kfinal + Ufinal + fc d = Kinicial + Uinicial fc d é a energia mecânica dissipada