Energia Cinética: veja como um carro se movimenta, e aprenda os cálculos

Energia é mais do que um conceito físico que usamos para resolver os exercícios. Ela é a grande responsável pela utilização de eletrodomésticos, deslocamento dos carros e até para preparar os alimentos que consumimos. No post de hoje, saiba mais sobre a Energia Cinética.

A energia está diretamente relacionada com o movimento dos corpos. Você sabe que existem diferentes tipos de Energias e, com certeza, a primeira que veio em sua cabeça foi a elétrica.

Afinal, ela é a grande responsável  na sua casa por manter a água gelada, o computador funcionando e as lâmpadas acesas. Mas, você sabe afirmar quantos tipos de energia existem? Se a Energia Cinética tem a ver com o movimento dos corpos, pense nas formas mais óbvias como um carro ou nossas pernas ao andar, por exemplo.

Os motores dos carros, motos, ônibus e caminhões produzem movimento a partir de uma reação química conhecida como combustão. Nos veículos a queima ocorre dentro de um motor por meio de uma reação química entre o oxigênio e os combustíveis. Já em nossos músculos, o processo é mais lento, dividido em várias etapas.

Quem faz o papel do combustível nos braços e pernas dos animais e dos homens são os açúcares que saíram da digestão dos alimentos. Essa reação química tem como equação:

COMBUSTÍVEL + OXIGÊNIO → GÁS CARBÔNICO + ÁGUA

No entanto, nas ligações entre os átomos do combustível estava armazenada uma quantidade grande de energia que é liberada durante a reação química. É essa energia que é a responsável pelo surgimento do movimento. Em resumo, podemos afirmar que há uma transformação de Energia Química em movimento, que na Física chamamos de Energia Cinética.

Voltando ao exemplo do carro, podemos dizer que a Energia Química do combustível é convertida em Energia Térmica durante a explosão da gasolina ou do diesel.

Essa Energia Térmica liberada faz com que o motor aperte o pistão do motor, produzindo movimento e, consequentemente, Energia Cinética. Quanto mais Energia Térmica um motor consegue transformar em Energia Cinética, mais econômico e eficiente ele é.

Veja só a nossa videoaula e a explicação da prof. Lia sobre a Energia Cinética:

Muito bom este resumo de introdução. Esta vídeo-aula está no canal Curso Enem Gratuito. Tem muito mais lá. Confira.

A Equação da Energia Cinética

Essa energia do corpo em movimento é proporcional à massa e à velocidade do corpo ao quadrado:Ao observar a equação é possível concluir que corpos com a mesma velocidade, quanto maior a massa do corpo, maior será a sua Energia Cinética. Já para os corpos de mesma massa, quanto maior a sua velocidade, maior a sua Energia Cinética.

No entanto, a variação da velocidade quadruplica a Energia Cinética de um corpo. A unidade no Sistema Internacional de Medidas é o Joule (J).

Exemplo 1: Qual a energia cinética de um carro com massa 1500 kg que viaja a 20 m/s?

Ec = (m . v²) / 2
Ec = (1500 . 400) / 2
Ec = 1500 . 200
Ec = 300.000J

Exemplo 2: Qual a massa de uma pedra que foi lançada com uma velocidade de 5 m/s, sabendo-se que nesse instante ele possui uma energia cinética de 25 J?

Ec = (m . v²) / 2
m = (Ec . 2) / v²
m = 25 . 2 / 25
m = 2 kg

Agora vamos resolver alguns exercícios sobre Energia Cinética.

1 – (FURG RS) Associe as grandezas da coluna 1 com as características apontadas na coluna 2.

Coluna 1
(1) Energia
(2) Força

Coluna 2
( ) grandeza escalar
( ) medida em Joules
( ) possui módulo, direção e sentido
( ) medida com dinamômetro

A alternativa que contém a associação correta da coluna 2, quando lida de cima para baixo, é:

a) 1 – 1 – 2 – 2
b) 1 – 2 – 1 – 2
c) 1 – 2 – 2 – 1
d) 2 – 1 – 1 – 2
e) 2 – 2 – 1 – 1

2 – (UNIRIO RJ) Quando a velocidade de um móvel duplica, sua energia cinética:

a) reduz-se um quarto do valor inicial
b) reduzir-se à metade
c) fica multiplicada por 2
d) duplica
e) quadruplica

3 – (Enem 2011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar.

Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma. CARVALHO, A. X. Z. Física Térmica. Belo Horizonte: Pax, 2009 (adaptado). De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a

a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.

4 – (Enem 2008) A energia geotérmica tem sua origem no núcleo derretido da Terra, onde as temperaturas atingem 4.000 °C. Essa energia é primeiramente produzida pela decomposição de materiais radioativos dentro do planeta. Em fontes geotérmicas, a água, aprisionada em um reservatório subterrâneo, é aquecida pelas rochas ao redor e fica submetida a altas pressões, podendo atingir temperaturas de até 370 °C sem entrar em ebulição.

Ao ser liberada na superfície, à pressão ambiente, ela se vaporiza e se resfria, formando fontes ou gêiseres. Questões de Física ENEM – Sandro Fernandes Página 13 O vapor de poços geotérmicos é separado da água e é utilizado no funcionamento de turbinas para gerar eletricidade.

A água quente pode ser utilizada para aquecimento direto ou em usinas de dessalinização. Roger A. Hinrichs e Merlin Kleinbach. Energia e meio ambiente. Ed. ABDR (com adaptações) Depreende-se das informações do texto que as usinas geotérmicas

a) utilizam a mesma fonte primária de energia que as usinas nucleares, sendo, portanto, semelhantes os riscos decorrentes de ambas.
b) funcionam com base na conversão de energia potencial gravitacional em energia térmica.
c) podem aproveitar a energia química transformada em térmica no processo de dessalinização.
d) assemelham-se às usinas nucleares no que diz respeito à conversão de energia térmica em cinética e, depois, em elétrica.
e) transformam inicialmente a energia solar em energia cinética e, depois, em energia térmica.

5 – (Enem 2007) Com o projeto de mochila ilustrado na figura 1, pretende-se aproveitar, na geração de energia elétrica para acionar dispositivos eletrônicos portáteis, parte da energia desperdiçada no ato de caminhar.

As transformações de energia envolvidas na produção de eletricidade enquanto uma pessoa caminha com essa mochila podem ser esquematizadas conforme ilustrado na figura 2.
– A mochila tem uma estrutura rígida semelhante à usada por alpinistas. – O compartimento de carga é suspenso por molas colocadas na vertical. – Durante a caminhada, os quadris sobem e descem em média cinco centímetros.

A energia produzida pelo vai-e-vem do compartimento de peso faz girar um motor conectado ao gerador de eletricidade. As energias I e II, representadas no esquema anterior, podem ser identificadas, respectivamente, como

a) cinética e elétrica.
b) térmica e cinética.
c) térmica e elétrica.
d) sonora e térmica.
e) radiante e elétrica.

Gabarito:

1-A, 2-E, 6-C, 4-D, 5-A

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Rosângela Menezes é formada em Licenciatura em Física pela Universidade Federal do Amazonas e em Jornalismo pela Universidade Federal de Santa Catarina. Atuou como professora por 10 anos e, atualmente, escreve textos sobre Ciência e Tecnologia.