Energia mecânica

ENERGIA MECÂNICA

Princípio da conservação da energia mecânica

O princípio da conservação da energia mecânica diz que a energia mecânica de um sistema é a soma da energia cinética e da energia potencial.

Um bloco escorregando por uma superfície sem atrito sempre conserva a sua energia mecânica total em qualquer ponto da trajetória

O conceito de energia foi fundamental para o crescimento da ciência, em particular, da física. Sabemos que é possível transformar qualquer tipo de energia em outra, porém, é impossível “criar” ou “gastar” energia em sentido literal. É possível também transferir energia de um corpo para outro, como por exemplo, o Sol nos transfere parte de sua energia sob a forma de luz.

O princípio geral da conservação de energia diz que a energia total de um sistema isolado é sempre constante. Quando mencionamos a palavra isolado, estamos querendo dizer que o sistema não interage com outros sistemas, pois interações entre sistemas costumam ser efetuadas por meio de troca de energia entre eles.

A energia mecânica de um sistema no qual agem somente forças conservativas (forças que não modificam a energia mecânica do sistema) não se altera com o passar do tempo. Nesse caso, podemos dizer que a soma das energias cinética e potencial é constante seja qual for o intervalo de tempo.

Sendo assim, matematicamente, temos:

E=EC1+EP1=EC2+EP2 =constante

Em que:

E⟹energia mecânica

EC⟹energia cinética

EP⟹energia potencial

Vamos considerar a ilustração acima, em que temos um bloco deslizando sobre uma superfície curva. Caso não haja atrito entre o bloco e a superfície, podemos determinar a velocidade do bloco em qualquer ponto da trajetória, desde que saibamos a referente altura h do bloco em relação ao solo e a velocidade inicial do bloco.

De acordo com o princípio da conservação da energia mecânica, a soma das energias potencial gravitacional e cinética será, nesta situação, sempre constante.

Imaginando que a energia potencial no solo seja zero e o ponto inicial em h1, então o bloco possui energia potencial dada por Ep1 = Epgravitacional = m.g.h1 e energia cinética m.v12/2. A energia mecânica total é a soma dessas duas parcelas.

No ponto h2, a energia mecânica total também será E, mas com a energia potencial gravitacional e energia cinética diferente das iniciais. Apesar das parcelas serem diferentes, o princípio da conservação da energia mecânica nos assegura que sua soma é sempre a mesma.

Conceito

A energia mecânica é a energia que pode ser transferia para um outro corpo, através de um trabalho. Está caracterizado por ser o resultado da soma de duas energias: a cinética e a potencial, como veremos, mais a frente, na sua fórmula. Isso, na prática, quer dizer que a energia mecânica é a energia resultante de qualquer objeto que tenha energia potencial (gravitacional, elástica ou elétrica) ou estiver em movimento, por adquirir energia cinética.

Um princípio importante para ser lembrando quando tratamos da energia mecânica é a teoria da conservação das massas, de Lavoisier, que diz que em nenhum sistema, físico ou químico é capaz de criar ou eliminar matéria. Em outras palavras, nada se perde, tudo se transforma. Essa foi fundamental para, em 1788, através de estudos de Joseph LoisLagrange, se estabelecesse o principio da ideia de energia mecânica que temos hoje.

A importância dessa lei para a energia mecânica, e para todos as outros sistemas estudados, vem pelo fato de, em alguns casos, o objeto a ser analisado num problema a ser resolvido poder obter energia cinética e não ter energia potencial, ou vice e versa. Mas, na mesma situação, esse objeto ganha energia potencial e perde sua energia cinética, pela lei da conservação das massas esse sistema terá o mesmo valor da situação passada.

A energia mecânica é uma conquista física, pois possibilita a resolução de vários problemas matemáticos e físicos. Além de ser uma forma de obter vários dados importantes de um sistema, como velocidade, massa altura e outros, dependendo do que for calculado.

Energia mecânica é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir trabalho.

Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".

Uma força é classificada como sendo conservativa quando um trabalho realizado por ela para movê-lo de um lugar a outro é independente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e transportá-lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando circularmente ou um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa. Um exemplo de força não conservativa é a força de atrito que também é chamada força dissipativa.

Há uma lei fundamental da Física que é a da conservação da energia mecânica de um corpo: E = K + U = constante, se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice-versa de modo a manter E constante.

Se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice-versa de modo a manter E constante.

Considere que uma bola com massa m = 0,6 kg, na mão de uma pessoa está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é U = mgh = 24 joules sendo g = 10 m/s², a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, sua velocidade = 0 e portanto sua energia cinética também é igual a zero:K = 1/2(mv²) =