Em Trabalho e Energia Cinética, discutimos o conceito de trabalho e a sua relação com a energia cinética de um corpo, quando este sofre uma translação. Agora vamos trazer esse conceito para o movimento de
rotação e estabelecer a sua relação com a energia cinética de rotação. Recordando, trabalho é a transferência de energia de um sistema a um corpo ou vice-versa, através de uma ou mais força. Quantitativamente, é definida como sendo
A expressão acima é bastante limitada, na verdade. Ela só é válida se a força for constante e na direção/sentido do deslocamento. Se tomarmos ainda uma força ao longo do caminho, mas desta vez variável, o trabalho de uma posição até é dado por
Através da expressão acima, calculamos o trabalho de uma força elástica da mola, da força gravitacional de Newton, da força de Coulomb, etc. Fazendo a correspondência com o movimento de translação e rotação, temos que o corresponde da força é o torque e do deslocamento o deslocamento angular . Assim, podemos escrever o trabalho de um corpo girando em torno de um eixo fixo como:
Para quem se interessar, partirmos da Eq. (1) e mostramos que o trabalho pode ser dado pela Eq. (2). Teorema Trabalho – Energia Cinética para movimento de rotaçãoNo movimento de translação vimos que o trabalho de uma força resultante sobre um corpo de massa é igual a sua variação da energia cinética:
Se lembrarmos da correspondência entre a velocidade de translação e a velocidade de rotação e a massa com o momento de inércia, esperaríamos que a energia cinética de rotação é
De fato, isso é observado, pois e portanto
onde identificamos como sendo o momento de inércia do corpo.Em vista disso, o teorema trabalho-energia cinética para um corpo executando um movimento circular deve ser
O teorema acima pode ser mostrado, de fato, partindo da Eq. (2) e lembrando-se da segunda lei de Newton para rotações:
A matemática é similar a aquela usada para demonstrar o teorema trabalho-energia cinética na página Trabalho e Energia Cinética para forças variáveis. Ir para a próxima seção Energia de um corpo rolando Qual a relação do trabalho com a energia potencial?Para determinar o valor da energia potencial gravitacional, basta sabermos o valor do trabalho realizado pela força peso, ou seja, a energia potencial gravitacional é numericamente igual ao trabalho da força peso.
Qual relação é possível estabelecer entre trabalho da força peso é energia potencial gravitacional?Energia potencial gravitacional
Seu valor pode ser obtido pelo trabalho da força peso, que corresponde a uma variação de energia. Onde: m é a massa do corpo, em quilogramas (kg);
Quando a energia potencial está associada ao trabalho da força elástica é chamada de energia potencial gravitacional?Quando está relacionada aos trabalhos da força peso, a energia armazenada nos corpos é chamada Energia Potencial Gravitacional e quando está associada a uma força elástica é Energia Potencial Elástica. A unidade de medida da Energia Potencial é Joule (J).
Qual a diferença entre trabalho é energia potencial?Quando essa capacidade de realizar trabalho está relacionada com o movimento, ela é chamada de energia cinética. Porém, se a capacidade de realizar trabalho estiver relacionada com a posição de um corpo, ela é chamada de energia potencial.
|