SUMÁRIO: Formas básicas de energia: energia cinética e energia potencial. Energia interna como a soma das energias cinética interna e potencial interna. Resolução de exercícios e problemas para Consolidação dos conteúdos lecionados. SUMÁRIO:

ENERGIA MECÂNICA E ENERGIA INTERNA SISTEMA Corpo, região ou conjunto de partículas que são o objeto de estudo. Existem apenas duas formas básicas de energia: energia cinética energia potencial

Energia associada ao estado de movimento de um objeto. ENERGIA CINÉTICA Energia associada ao estado de movimento de um objeto. Qualquer corpo em movimento possui energia cinética e quanto maior for a sua velocidade maior será a quantidade de energia cinética que possui. A linha de um gráfico de Ec em função de v2 é uma reta que passa na origem sendo o declive igual a m/2, enquanto a de um gráfico de Ec em função de v será uma parábola.

A energia cinética da bola de ténis é 303 J. Exercício resolvido Determine a energia cinética de uma bola de ténis de massa 200 g num serviço com uma velocidade de intensidade 55,0 m s–1 (198 km h–1). Considere apenas o movimento de translação da bola. Proposta de resolução O primeiro passo é converter a massa em unidade do SI: m = 200 g = 0,200 kg Sendo A energia cinética da bola de ténis é 303 J.

Exercício proposto Um corpo com uma velocidade de intensidade 7,0 m s–1 tem uma energia cinética de 180 J. Se o mesmo corpo tiver uma velocidade de intensidade 12,0 m s–1, determine a sua energia cinética.

Proposta de resolução Como com os primeiros dados é possível determinar a massa do corpo: Com a mesma expressão é, agora, possível determinar a energia cinética nas segundas condições: A energia cinética do corpo é 5,3 x 102 J.

Energia potencial Energia armazenada num sistema em consequência da sua posição ou condição. Nos eletrões na nuvem eletrónica de um átomo, a interação entre as partículas com carga elétrica origina uma energia potencial elétrica. Numa mola esticada a alteração da sua forma cria uma energia potencial elástica. A água armazenada numa barragem apresenta energia potencial gravítica (Epg), que resulta da interação da água com a Terra.

Energia mecânica A soma da energia cinética com a energia potencial de um sistema designa-se energia mecânica (Em) de um sistema.

Exercício resolvido Uma criança de massa 15,0 kg inicia o seu movimento no topo de um escorrega, com uma energia potencial gravítica de 195 J, e atinge a base com uma velocidade de 5,0 m s–1 e uma energia potencial gravítica nula. Determine a energia mecânica inicial e final da criança.

Proposta de resolução No topo do escorrega, a criança só possui energia potencial gravítica porque ainda não está em movimento. Quando atinge a base do escorrega, a criança só possui energia cinética, pois a energia potencial gravítica é nula.

Exercício proposto Num jogo de voleibol, uma bola, de massa 270 g, passa entre dois jogadores da mesma equipa. No ponto mais alto da trajetória, a bola possui uma energia mecânica de 15,0 J. Considerando que a energia mecânica da bola se mantém constante e que no lançamento a sua energia potencial gravítica é nula, determine a velocidade com que ela é lançada, considerando apenas o seu movimento de translação.

Proposta de resolução

Energia interna Energia que tem em conta a estrutura do sistema que é constituído microscopicamente por muitas partículas. Para a energia interna contribuem duas formas básicas de energia: a energia potencial interna - resulta das várias interações entre as partículas que constituem o sistema a nível microscópico; a energia cinética interna - associada ao movimento das partículas que constituem o sistema a nível microscópico.

maior o número de partículas que constitui o sistema Maior massa (m) ↓ maior o número de partículas que constitui o sistema maior número de interações maior energia potencial interna. Maior temperatura (T) ↓ maior agitação das partículas maior energia cinética média interna A energia interna é maior no gobelé que tem maior massa. A energia interna é maior no gobelé que se encontra a temperatura mais elevada.

Exercício resolvido Considere os sistemas A, B e C, apresentados a seguir, que revelam diferentes valores de energia interna. 1. De entre os sistemas A e B, qual possui maior energia interna? Justifique. 2. De entre os sistemas A e C, qual possui maior energia interna? Justifique.

Proposta de resolução 1. O sistema B tem maior energia interna que o sistema A porque possui maior massa, ou seja, possui maior energia potencial interna. 2. O sistema C tem maior energia interna que o sistema A porque possui maior agitação das partículas, ou seja, possui maior energia cinética interna.

Exercício proposto Considere duas garrafas de água, uma de 0,30 L e outra de 1,00 L. Se ambas se encontrarem no frigorífico à temperatura de 8 ºC, qual apresenta valor mais elevado de energia interna? Justifique. Proposta de resolução A que apresenta maior energia interna é a garrafa de 1 L pois ambas se encontram à mesma temperatura, logo, possuem a mesma energia cinética interna, no entanto, como esta tem mais massa de água apresentará maior energia potencial interna.