Energia Mecânica

Considerações Gerais

Chamamos de Energia Mecânica a todas as formas de energia relacionadas com o movimento de corpos ou com a capacidade de colocá-los em movimento ou deformá-los.
                                     Classes de energia mecânica


1) Energia potencial
É a que tem um corpo que, em virtude de sua posição ou estado, é capaz de realizar trabalho.
Podemos classificar a energia potencial em:


a) Energia Potencial Gravitacional (EPG)


Está relacionada com a posição que um corpo ocupa no campo gravitacional terrestre e sua capacidade de vir a realizar trabalho mecânico.


Matematicamente


Epg = P.h - Onde P é o peso e h é a altura em relação ao nível de referência.

Ou, sabendo que P = m.g,


Epg = m.g.h - Onde m é a massa do corpo e g é a aceleração gravitacional.

Exercícios resolvidos:


1) Um corpo de massa 4 kg encontra-se a uma altura de 16 m do solo. Admitindo o solo como nível de referência e supondo g = 10 m/s2, calcular sua energia potencial gravitacional.


Resolução:


Epg = m.g.h 
Epg = 4.10.16
Epg = 640 J


b) Energia Potencial Elástica (EPE)


É a energia armazenada em uma mola comprimida ou distendida.


Matematicamente 


Epe = k x² / 2 - Onde k é a constante elástica da mola e x é a deformação da mola.
           


Exercícios resolvidos:


2) Uma mola de constante elástica k = 400 N/m é comprimida de 5 cm. Determinar a sua energia potencial elástica.


Resolução:

Epe = k .x² / 2
Epe = 400.(5 . 10 -²)² / 2
Epe = 0,5 J


2) Energia Cinética (EC)


Todo corpo em movimento possui uma energia associada a esse movimento que pode vir a realizar um trabalho (em uma colisão por exemplo). A essa energia damos o nome de energia cinética.


Matematicamente


Ec = m .v ² / 2 - Onde m é a massa e v a velocidade.


Exercícios resolvidos:


3) Determine a energia cinética de um móvel de massa 50 kg e velocidade 20 m/s.


Resolução:


Ec = m.v² / 2
Ec = 50.20² /2
Ec = 10000 J

Conservação de forças 

Uma força é chamada conservativa, quando pode devolver o trabalho realizado para vencê-la. Desse modo, o peso de um corpo e a força elástica são exemplos desse tipo de força. No entanto, a força de atrito cinético, que não pode devolver o trabalho realizado para vencê-la, é uma força não-conservativa, ou dissipativa (ocorre degradação da energia mecânica).


Isso quer dizer que, em um sistema no qual só atuam forças conservativas (sistema conservativo), a ENERGIA MECÂNICA (EM) se conserva, isto é, mantém-se com o mesmo valor em qualquer momento, mas alternando-se nas suas formas cinética e potencial (gravitacional ou elástica).

Em = Ec + Ep

Ema = Emb

Exercícios resolvidos:


4) Uma esfera de massa 5 kg é abandonada de uma altura de 45m num local onde g = 10 m/s2. Calcular a velocidade do corpo ao atingir o solo. Despreze os efeitos do ar.


Resolução:
Desprezando a resistência do ar, o sistema é conservativo, logo:

Ema = Emb

Eca + Epb = Ecb + Epb

mv² /2 + m.g.h = mv²/2 + m.g.h

v²/2 + g.h = v²/2 + g.h

0²/2 + 10.45 = v²/2 + 10.0

450= v² /2

900 = v²

v = raiz quadrada de 900

v = 30 m/s