O que é energia
Energia Cinética
A Energia Potencial Gravitacional
Energia potencial elástica
Energia Mecânica e suas conversões
Exercício de conversão de gravitacional em cinética
Exercício de conversão de elástica em cinética
Energia
As grandezas Trabalho e Energia são grandezas de mesma dimensão. Realizar trabalho é fazer uma transferência de energia entre os corpos. Mas o que é energia? Definir energia é muito difícil, mas podemos tentar entender como “algo” que pode ser guardado ou usado em diferentes formas. Essas formas estão presentes no dia a dia: energia térmica, mecânica, elétrica, eólica, nuclear, química, etc. Energia é uma palavra para designar uma quantidade que pode ser expressa matematicamente e que não se altera após mudanças possíveis que ocorram na natureza.
Aqui vamos nos ater a energia mecânica, que é o conceito de energia aplicado a mecânica. A energia mecânica pode ser calculada como a soma da energia potencial com a cinética em um sistema.
Emecânica=Ecinética+Epotência
A energia potencial é o “joule guardado”, isto é, a energia que está disponível para ser usada, aguardando para ser usada. A energia cinética é a energia do movimento, é o “joule usado”, é o trabalho sendo realizado.
Como você já deve ter percebido, a unidade de energia é o joule (J) no Sistema Internacional. A energia possui ainda outras unidades usuais (caloria [cal], quilowatt-hora [kWh], eletron-volt [eV] entre outras) que dependem mais do hábito cotidiano do que da ciência. Você já imaginou perguntar quantos kWh tem um iogurte?
Energia Cinética
A energia cinética é a energia utilizada pelo corpo para ter movimento. Esse energia é responsável pelo corpo apresentar velocidade.
Para a energia cinética também vamos manter as grandezas no SI. Para isso, devemos media a massa em quilograma (kg) e a velocidade em metro por segundo (m/s)
Energia Potencial
A energia potencial é dividida em dois tipos de energia: a energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica.
A energia potencial gravitacional é a energia armazenada ao corpo quando o mesmo apresenta uma determinada altura de acordo com um determinada referencial.
Como vamos calcular a energia em Joule, precisamos manter todas as demais grandezas em suas unidades do SI. Isso garante que a massa seja medida em quilograma (kg), a aceleração da gravidade em metro por segundo ao quadrado (m/s²) e a altura em metros (m)
A energia potencial elástica é a energia armazenada a um determinado corpo elástico ao ser deformado.
Igualmente a potencial gravitacional, devemos garantir que as grandezas associadas estejam no SI. Logo, a deformação “x” deve ser medida em metros (m) e a constante elástica “k” deve ser medida em newton por metro (N/m).
Obs.: Para a solução de exercícios de energia é preciso pensar da seguinte forma: Qual tipo de energia mecânica o corpo possui? Se tiver velocidade – tem energia cinética; se tiver altura em relação a um referencial – tem energia potencial gravitacional; se tiver mola ou meio elástico deformado – tem energia potencial elástica.
Conservação de Energia
O Princípio da Conservação da Energia diz que quando um número é calculado no início de um processo (o valor da energia), ele será o mesmo no fim do processo. A energia poderá sofrer mudanças na sua classificação, mas continuará sendo expressa pelo mesmo número. Assim, ao ligarmos uma torradeira na tomada, estamos transformando a energia elétrica em energia térmica. Um liquidificador transforma energia elétrica em energia cinética e energia térmica. Uma usina nuclear transforma energia nuclear em calor que será transformado em energia cinética que será transformada em energia elétrica.
Quando aplicamos o Princípio da Conservação de Energia em sistemas mecânicos, estamos dizendo que a energia mecânica será mecânica até o fim do processo, isto é, não será transformada em outra forma de energia.
Einicial=Efinal