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A energia e sua conservação

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  • 1. A energia e sua conservação
  • 2. Energia, formas de energia e conservaçãoO conceito de Energia é um dosconceitos essenciais para a Física.Nascido no século XIX, pode serencontrado em todos os conteúdos daFísica(mecânica, termodinâmica, eletromagnetismo, mecânica quântica, etc.) assimcomo em outras disciplinas, como naQuímica e Biologia.
  • 3. Energia, formas de energia e conservação• A ciência define o conceito de energia como o potencial inato para a realização de trabalho.• A energia não pode ser criada, nem destruída, podendo ser apenas transformada de uma forma para a outra.
  • 4. Energia, formas de energia e conservaçãoEnquanto uma lâmpadaincandescente estáligada ela transformaenergia elétrica,principalmente, emenergia luminosa etérmica.
  • 5. Energia, formas de energia e conservaçãoO chuveiro elétricotransforma energiaelétrica em energiatérmica. O mesmoprocesso é apresentadopor um aquecedor.
  • 6. Energia, formas de energia e conservaçãoNa utilização de umarco e flecha, aenergia potencialelástica étransformada emenergia cinética.
  • 7. Energia, formas de energia e conservação Em uma usina hidrelétrica, a energia potencial gravitacional é transformada em energia cinética durante a descida da água.
  • 8. Energia, formas de energia e conservaçãoQuando analisamos os diversosfenômenos a partir das transformações deenergia ocorridas no processo, podemosfazer uso da noção de conservação: asoma das quantidades das diferentesformas de energia é constante em todosos momentos do processo.
  • 9. Energia, formas de energia e conservaçãoA física adota diversos tipos de energia como objetode estudo. Nesta etapa, três tipos de energia serãoestudos mais detalhadamente. Tipo de energia Relaciona-se com... Energia Cinética Corpos em movimento Energia Potencial Altura de objetos em Gravitacional relação à um nível Energia Potencial Deformação de materiais Elástica (como molas ou elásticos)
  • 10. Energia CinéticaA energia cinética é um tipo de energia que sóexiste quando há velocidade, ou seja, quando hámovimento em relação a um determinadoreferencial. Além da velocidade, a massa do objeto também influencia na quantidade de sua energia cinética. Quanto maior a massa, maior o valor da energia cinética.
  • 11. Energia Cinética Um caminhão em movimento possuiuma quantidade maior de energia cinéticaque um carro que se movimenta com amesma velocidade.
  • 12. Energia CinéticaA quantidade de energia cinética corresponde aoproduto entre a massa do objeto (m) e oquadrado do módulo de sua velocidade(v2), dividido por 2. A unidade adotada para 2 energia é Joule (j). m .v Ec Para satisfazer esta 2 convenção a massa deve ser medida em kg e a velocidade em m/s.
  • 13. Energia Potencial GravitacionalA interação entre a Terra e os demais objetos é denatureza atrativa e denominada gravitacional. Épor isso que qualquer objeto, desprovido depropulsão, retorna ao solo após ser lançado paracima.
  • 14. Energia Potencial GravitacionalA quantidade de energia potencial desta interaçãogravitacional entre a Terra e um objeto depende:• da gravidade local• da massa do objeto• da distância entre oobjeto e a Terra(altura)
  • 15. Energia Potencial GravitacionalA quantidade de energia potencial gravitacionalpode ser obtida pelo produto entre a massa doobjeto (m), o módulo da aceleração gravitacional(g) e a altura (h). A massa é medida emEp m . g . h kg, a aceleração gravitacional em m/s2 e a altura em m.
  • 16. Transformação e conservação da energia Cinética e Potencial gravitacionalExemplo• Quando um objeto é lançadoverticalmente para cima, ele partecom uma certa velocidade inicial.• À medida que ganha altura, suavelocidade diminui em módulo.• No ponto mais alto da trajetória, avelocidade é zero.
  • 17. O movimento de subida da bolapode ser analisado a partir dastransformações de energia.
  • 18. Quatroinstantes nasubidaEnergiacinéticaEnergiaPotencialGravitacional
  • 19. Desprezando-se o atrito e utilizando o princípio deconservação da energia, percebe-se que a soma dasquantidades das duas formas de energia é sempreconstante. Energia Cinética A soma da energia potencial com a energia cinética é Energia Potencial denominada energia mecânica. Gravitacional Esta energia se conserva na Energia Mecânica ausência de atrito.
  • 20. Transformação e conservação da energia Cinética e Potencial gravitacional Em uma montanha-russa ocorrem sucessivas transformações de energia potencial gravitacional em cinética e vice-versa. Durante a descida a subida a energia potencial cinética é convertida em energia gravitacional é convertida potencial gravitacional. em energia cinética.
  • 21. Energia Potencial ElásticaQuando uma mola é esticada oucomprimida – deformada – ela adquire umaenergia denominada potencial elástica.Em uma máquina dePinball, uma esferaadquire movimento a partirda transformação mola éPara iniciar o jogo a deenergia potencial elástica acomprimida. Ao retornar paraem energia cinética.empurraposição natural a molaa esfera, que adquire velocidade.
  • 22. Energia Potencial ElásticaA quantidade de energia potencial elásticaarmazenada em uma mola depende da variaçãodo comprimento sofrido pela mola (deformação) ede sua constante elástica.A mola possui um comprimentooriginal quando não está submetidaa nenhuma força.Quando uma força atua na mola seucomprimento varia.No exemplo ao lado, o X simboliza avariação do comprimento da mola
  • 23. Energia Potencial ElásticaA constante elástica de uma mola estáassociada à sua rigidez. Maior Rigidez Menor Rigidez Maior constante Menor constante elástica elástica
  • 24. Energia Potencial ElásticaA constante elástica de uma mola estáassociada à sua rigidez. A constante elástica K pode ser calculada através da lei de Hooke. F K X Maior Rigidez Menor Rigidez Maior constante Menor constante elástica elástica
  • 25. Energia Potencial ElásticaA quantidade de energia potencial elásticacorresponde ao produto da constanteelástica da mola (K) pelo quadrado davariação de seu comprimento (x2), divididopor 2. 2 A constante elástica K é K.X medida em N/m e aEpe deformação X é medida 2 em m.
  • 26. Transformação e conservação da energia Cinética e Potencial elástica E N E R G I A Potencial Cinética Mecânica Desprezando-se o Elástica atrito e utilizando o princípio de conservação da energia, percebe-se que a soma das quantidades das duas formas de energia (potencial elástica e cinética) é sempre constante.

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