Energia mecânica é uma grandeza física escalar, medida em joules, de acordo com o SI. Ela equivale à soma das energias cinética e potencial de um sistema físico. Em sistemas conservativos, ou seja, sem atrito, a energia mecânica permanece constante. Show
Veja também: Eletrostática: o que é carga elétrica, eletrização, estática e outros conceitos Tópicos deste artigo
Introdução à energia mecânicaQuando uma partícula dotada de massa move-se livremente pelo espaço, com certa velocidade e sem sofrer a ação de força alguma, dizemos que ela carrega consigo uma quantidade de energia puramente cinética. No entanto, se essa partícula passa a sofrer algum tipo de interação (gravitacional, elétrica, magnética ou elástica, por exemplo), dizemos que ela também é dotada de uma energia potencial. Energia potencial trata-se, portanto, de uma forma de energia que pode ser estocada ou armazenada; enquanto energia cinética é aquela relativa à velocidade da partícula. Na imagem, energia cinética e potencial intercambiam-se, enquanto a energia mecânica é constante.Agora que definimos os conceitos de energia cinética e de energia potencial, podemos compreender com maior clareza do que se trata a energia mecânica: é a totalidade de energia relacionada ao estado de movimento de um corpo. Veja também: Elementos, fórmulas e principais conceitos relacionados aos circuitos elétricos Fórmulas da energia mecânicaA fórmula da energia cinética, que relaciona a massa (m) e a velocidade (v) do corpo, é esta, confira: EC – energia cinética m – massa v – velocidade p – quantidade de movimento A energia potencial, por sua vez, existe em diferentes formas. As mais comuns, entretanto, são as energias potencial gravitacional e elástica, cujas fórmulas são mostradas a seguir: k – constante elástica (N/m) x – deformação Enquanto a energia potencial gravitacional, como o próprio nome sugere, relaciona-se com a gravidade local e a altura em que um corpo encontra-se em relação ao solo, a energia potencial elástica surge quando algum corpo elástico é deformado, como quando esticamos uma tira de borracha. Nesse exemplo, toda a energia potencial é “estocada” no elástico, podendo ser acessada posteriormente. Para tanto, basta soltarmos a tira para que toda a energia potencial elástica transforme-se em energia cinética. A soma dessas duas formas de energia — cinética e potencial — é chamada de energia mecânica: EM – energia mecânica EC – energia cinética EP – energia potencial Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Conservação da energia mecânicaA conservação da energia é um dos princípios da física. De acordo com ele, a quantidade de energia total de um sistema deve conservar-se. Em outras palavras, a energia nunca é perdida ou criada, mas sim convertida em diferentes formas. Logicamente, o princípio da conservação da energia mecânica deriva do princípio de conservação da energia. Dizemos que a energia mecânica conserva-se quando não há quaisquer forças dissipativas, tais como o atrito ou o arraste do ar, capazes de transformá-la em outras formas de energia, como a térmica. O atrito entre a caixa e a superfície faz com que parte da energia mecânica transforme-se em calor.Confira exemplos: Quando uma caixa pesada desliza sobre uma rampa com atrito, parte da energia cinética da caixa é dissipada, e, então, a interface entre a caixa e a rampa sofre um pequeno aumento de temperatura: é como se a energia cinética da caixa estivesse sendo transferida para os átomos da interface, fazendo-os oscilarem mais e mais. O mesmo acontece quando pisamos no freio de um carro: o disco do freio fica cada vez mais quente, até que o carro pare completamente. Veja também: O que é força de atrito? Confira nosso mapa mental Em uma situação ideal, em que o movimento ocorre sem a ação de quaisquer forças dissipativas, a energia mecânica será conservada. Imagine uma situação em que um corpo oscila livremente, sem qualquer atrito com o ar. Nessa situação, dois pontos A e B, relativos à posição do pêndulo, seguem esta relação: EMA – Energia mecânica no ponto A EMB – Energia mecânica no ponto B ECA – Energia cinética no ponto A ECB – Energia cinética no ponto B EPA – Energia potencial no ponto A EPB – Energia potencial no ponto B Dadas duas posições de um sistema físico ideal, sem atrito, a energia mecânica no ponto A e a energia mecânica no ponto B serão iguais em módulo. Entretanto, é possível que, em diferentes partes desse sistema, as energias cinética e potencial mudem de medida, de modo que a soma delas permaneça a mesma. Veja também: 1ª, 2ª e 3ª leis de Newton – introdução, mapa mental e exercícios Exercícios sobre energia mecânicaQuestão 1) Um caminhão de 1500 kg desloca-se, a 10 m/s, sobre um viaduto de 10 m, construído acima de uma avenida movimentada. Determine o módulo da energia mecânica do caminhão em relação à avenida. Dados: g = 10 m/s² a) 1,25.104 J b) 7,25.105 J c) 1,5105 J d) 2,25.105 J e) 9,3.103 J Gabarito: Letra d Resolução: Para calcularmos a energia mecânica do caminhão, somaremos a energia cinética com a energia potencial gravitacional, observe: Com base no cálculo anterior, descobrimos que a energia mecânica desse caminhão em relação ao chão da avenida é igual a 2,25.105 J, portanto, a resposta correta é a letra d. Questão 2) Uma caixa d'água cúbica, de 10.000 l, está preenchida até a metade de seu volume total e posicionada a 15 m de altura em relação ao solo. Determine a energia mecânica dessa caixa d'água. a) 7,5.105 J b) 1,5.105 J c) 1,5.106 J d) 7,5.103 J e) 5,0.102 J Gabarito: Letra a Resolução: Uma vez que a caixa d'água está preenchida até a metade de seu volume e sabendo que 1 l de água corresponde à massa de 1 kg, faremos o cálculo da energia mecânica da caixa d'água. Dessa forma, é importante perceber que, quando em repouso, a energia cinética do corpo é igual a 0, e, por isso, sua energia mecânica será igual à sua energia potencial. De acordo com o resultado obtido, a alternativa correta é a letra a. Questão 3) A respeito da energia mecânica de um sistema conservativo, livre de forças dissipativas, assinale a alternativa correta: a) Na presença de atrito, ou de outras forças dissipativas, a energia mecânica de um corpo em movimento aumenta. b) A energia mecânica de um corpo que se move livre da ação de quaisquer forças dissipativas mantém-se constante. c) Para que a energia mecânica de um corpo permaneça constante, é necessário que, quando houver aumento de energia cinética, também haja aumento de energia potencial. d) A energia potencial é a parte da energia mecânica relacionada à velocidade com o que o corpo desloca-se. e) A energia cinética de um corpo que se move livre da ação de quaisquer forças dissipativas mantém-se constante. Gabarito: Letra b Resolução: Vamos analisar as alternativas: a) FALSO – na presença de forças dissipativas, a energia mecânica diminui. b) VERDADEIRO c) FALSO – caso ocorra aumento da energia cinética, a energia potencial deverá diminuir, para que a energia mecânica permaneça constante. d) FALSO – a energia cinética é a parte da energia mecânica relacionada ao movimento. e) FALSO – nesse caso, a energia cinética sofrerá decréscimos por conta das forças dissipativas. Por Rafael Helerbrock O que transforma energia mecânica em energia elétrica?Para a conversão de energia mecânica em energia elétrica utiliza-se um dínamo, este aparelho gera uma corrente contínua, convertendo energia mecânica em elétrica, através de indução eletromagnética. Sendo este o princípio da lei de Faraday contida em uma das 4 leis de Maxwell.
Qual é o nome do componente responsável em transformar energia mecânica em elétrica?O tipo mais comum de gerador elétrico é o dínamo. Ele tem esse nome graças à palavra grega “dynamis”, que significa força. Esse objeto é capaz de transformar a energia mecânica em elétrica.
Qual é a transformação da energia mecânica?Em um sistema de forças não-conservativas, há variação da energia mecânica total. A força de atrito faz um objeto parar, transformando sua energia cinética inicial em calor e som. Sempre que houver força de atrito, parte da energia mecânica do sistema vai ser transformada em calor e som.
Qual a transformação de energia química em energia mecânica?“Energia Química” em Energia Mecânica: A energia química contida nas moléculas dos combustíveis, como a gasolina, o etanol ou o diesel, é transformada por meio de reações em energia térmica e mecânica, o que faz o carro se movimentar.
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