Revise sobre conservação e dissipação da energia nesta aula preparatória de Física Enem. Veja o que é Energia Cinética, e como resolver as questões que mais caem.
Você lembra das aulas sobre O que é Energia, Conservação e Dissipação da Energia? É um conteúdo clássico de Física para o Vestibular e o Enem. Precisa de uma força para acordar o cérebro a respeito deste tema? Então, é agora mesmo. Vamos lá começar explicando O que é Energia Cinética.
O conceito de energia é um dos mais importantes da Física. O próprio termo energia é um dos mais empregados em nossa linguagem cotidiana. Você mesmo e sua família utilizam no cotidiano com diversas atribuições: ‘Faltou energia’ (em relação às quedas no abastecimento de eletricidade).
‘Fulana de tal cria os filhos sem energia’ (em relação à falta de orientação e controle nos cuidados com o comportamento e crianças). ‘Aquele menino é pura energia’ (em relação a crianças que se movem ou fazem coisas sem parar). Aqui nós vamos falar sobre O que é Energia Cinética, Energia Elástica, e Energia Gravitacional. E, Conservação e Dissipação de Energia.
O que é Energia
Energia na Física – Na Física, porém, dizemos que a energia representa a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Ou seja, um corpo possui energia se for capaz de realizar trabalho. Lembrando sempre que o trabalho só ocorre quando há movimento.
A energia pode se apresentar de diversas formas: energia química, energia elétrica, energia mecânica, energia térmica, energia atômica, energia nuclear, etc. Então, a resposta para a pergunta O que é Energia pode ser dada com muitos complementos e caracterizações.
Nosso interesse aqui é fazer o estudo sobre O que é Energia dentro dos problemas de Movimento que caem no Enem. Eles fazem parte das questões de mecânica. Veja agora no resumo com a professora Lia, do canal do Curso Enem Gratuito, as dicas sobre O que é Energia Cinética.
As dicas sobre a Energia Cinética:
- Ao estudar a energia cinética ao longo desta aula acima, você vai perceber que a quantidade de energia cinética está diretamente relacionada à velocidade com que um corpo de desloca.
- Assim, quanto maior for a velocidade de um carro, uma moto, ou um ônibus, maior será a sua energia cinética.
- A partir dessas informações, você já pode pensar e resolver os problemas. Quando ocorre uma colisão, como quando você bate com o carro, a energia cinética proveniente do movimento se transforma, podendo se concentrar no impacto.
- Para você ter uma ideia, uma colisão a 80km/h pode ter o mesmo efeito que uma queda do 8º andar.
- Agora que você já entendeu onde podemos encontrar a energia cinética e como ela pode influenciar na nossa vida, vamos entender como calculá-la?
- Nesta aula, a prof Lia te explica o que é energia cinética, a relação entre trabalho e energia, de onde surgiu o teorema da energia cinética e seu uso e aplicação no dia-a-dia.
O que é Energia Cinética
A energia cinética,como você aprendeu coma professora Lia, está associada ao movimento. Todo o corpo, que possui uma massa m, que está se movimentando com uma velocidade v em relação a um certo referencial, dizemos que possui energia cinética.
Vejamos o exemplo, no qual temos um carro se movimentando em uma estrada com uma certa velocidade em relação à estrada. Este carro possui energia cinética, e podemos calcular através da seguinte equação:
E agora, ficou mais fácil pra você entender o que é Energia Cinética?
O que é a Energia Mecânica
Confira a seguir o que é Energia Cinética; Energia Potencial Gravitacional; e Energia Potencial Elástica.
A energia mecânica é a soma de outras três formas de energia: cinética, potencial gravitacional e potencia elástica. Veja um resumo de cada uma delas para você mandar bem nas questões de Física no Vestibular e no Enem.
Energia potencial gravitacional
Esta energia está associada à atração gravitacional da Terra. Sabemos que se pegarmos um objeto, elevarmos ele a uma certa altura e daí largarmos, ele irá cair. Isto se deve ao fato de que quando o corpo ganha altitude, ele adquire energia (potencial gravitacional). Confira com a professora Lia:
Veja o cálculo da Energia Potencial Gravitacional:
Desta forma, dizemos que um corpo com uma massa m, que se encontra a uma altura h em relação a um certo referencial, terá energia potencial gravitacional, que podemos calcular pela seguinte equação:
onde g é a aceleração da gravidade, que vale aproximadamente 10 m/s².
Veja um resumo completo sobre O que é Energia Potencial Gravitacional.
Energia potencial elástica
Podemos associar a energia potencial elástica às deformações elásticas que os corpos apresentam quando sofrem ação de forças de tração ou compressão. Por exemplo, um arqueiro, ao puxar a flecha em seu arco, despende uma certa quantidade de energia.
Parte desta energia é convertida em energia potencial elástica, que estará armazenada na corda do arco que, ao ser liberada, é convertida em energia cinética.
O exemplo mais clássico que podemos citar é a mola. A mola é utilizada em muitos aparelhos, desde uma simples caneta, até nos amortecedores de um carro.
À toda mola, associamos um valor, que depende apenas do material que é feita e da sua geometria, que é a sua constante elástica K.
Quando esta mola é esticada ou comprimida de um comprimento x, dizemos que ela armazena energia potencial elástica. Podemos calcular a energia potencial elástica pela seguinte equação:
Princípios da conservação e dissipação da energia
Em sistemas conservativos, ou seja, onde não há a atuação de forças externas (como o atrito), a energia mecânica sempre se conserva. Se considerarmos dois instantes, onde em um momento um corpo estava a uma certa altura com uma certa velocidade, e em outro momento ele está em uma outra altura e velocidade.
Em cada um desses instantes, o corpo tem valores diferentes de energias cinética e potencial gravitacional. Porém, a soma das energias nos dois instantes terá o mesmo valor, ou seja, a energia mecânica se conservou durante todo o percurso.
Se considerarmos um sistema que pode possuir os três tipos de energia citados acima, temos que a energia mecânica pode ser calculada pela soma destas três energias:
Dissipação da energia
Quando um corpo sofre a ação de forças externas durante seu movimento, dizemos que este é um sistema não-conservativo. A ação dessas forças irá retirar parte da energia mecânica do corpo, e dessa forma, a sua energia não irá se conservar durante o seu percurso. Considere o desenho acima da montanha russa.
No caso anterior, nós desconsideramos toda e qualquer força externa, que no caso, seriam as forças de atrito com o trilho e com o ar.
Já agora nós iremos considerar que essas forças existem, e farão o carrinho perder parte da sua energia mecânica. Desta forma, a soma do que é energia cinética com a potencial gravitacional que ele possuía no início do trajeto, já não terá o mesmo valor que a soma destas energias no final.
Resumo de Conservação de Energia
Dica: aprenda com nosso professor Rossetto e gabarite essa matéria de Conservação e Dissipação da Energia. Cai direto no Enem e nos vestibulares!
Exercícios sobre o que é Energia Cinética
Resolva e Compartilhe as soluções que você encontrar
Questão 01
(UFV-MG) Um pai puxa o balanço da filha até encostá-lo no seu rosto. Solta-o e permanece parado, sem receio de ser atingido pelo brinquedo quando ele retornar à posição inicial. Tal segurança se fundamenta na:
a) 1ª lei de Newton
b) 2ª lei de Newton
c) conservação da energia mecânica
d) lei da ação e reação
e) lei da gravitação universal
Questão 02
Um corpo de 2 kg, em queda vertical, passa por um ponto situado a 20 m do solo com velocidade de 5 m/s. Determine o que acontece com a energia cinética do corpo à medida que ele cai (aumenta, diminui ou permanece constante); e calcule a sua energia cinética quando ele se encontra a 10 m do solo. Despreze atritos e considere g = 10 m/s².
a) aumenta; 15 J
b) diminui; 225 J
c) aumenta; 25J
d) aumenta; 225 J
e) permanece constante; 25 J
Questão 03
(Fatec – SP) Um objeto de 2 kg é lançado verticalmente para cima a partir do solo com velocidade de 20 m/s, atingindo uma altura máxima de 15 m. (Dado: g = 10m/s²). É correto afirmar que:
a) essa altura não poderia ser atingida pelo objeto
b) a resistência do ar nessa situação não pode ser considerada desprezível.
c) a energia mecânica inicial do objeto é 100 J
d) a resistência do ar não influi nessa situação
e) a energia mecânica do objeto ao atingir o ponto mais alto é nula
Questão 04
(Unicamp – SP/Adaptada) Num conjunto arco e flecha, a energia potencial elástica é transformada em energia cinética da flecha durante o lançamento. A força da corda sobre a flecha é proporcional ao deslocamento x, como ilustrado na figura:
Sabendo que a massa da flecha é de 50 g; o deslocamento é x = 0,6 m e a força aplicada na corda é de 300 N. Qual a energia potencial elástica armazenada na corda, e a velocidade da flecha ao abandonar a corda?
a) 180 J; 60 m/s
b) 90 J; 120 m/s
c) 90 J; 60 m/s
d) 180 J; 120 m/s
Questão 05
(Efoa – MG) Na montanha russa, representada na figura abaixo, o carrinho parte do repouso, do ponto mais alto.
Considere a energia potencial no nível do solo igual a zero e desconsidere todo e qualquer atrito. Em relação às posições marcadas por 1 e 2, é correto afirmar que:
a) a energia cinética e a energia potencial são constantes.
b) em 2, a energia cinética é menor que a energia potencial.
c) a energia potencial em 1 é menor que a energia potencial em 2.
d) a energia cinética em 2 é maior que a energia cinética em 1.
e) em 1, a energia cinética é maior que a energia potencial.
