Aula 12- Instrumentação I e Física Geral e Experimental I. Princípio de Conservação da Energia Mecânica. 2023.1. Professor Rafael, nesta sexta, 1 de setembro. Veja os vídeos

 

 Nesta sexta-feira, 1 de setembro, teremos a Aula 12 da disciplina de Instrumentação I e Física Geral e Experimental I, no nível do ensino médio, sobre trabalho mecânico (W) e energia mecânica. O conteúdo equivale ao da disciplina de  Introdução à Física, criada pelo professor Rafael Rodrigues, no regime acadêmico extraordinário-RAE-UFCG, período 2023.1.

Está aula é uma das atividades para a Nota 2. Cada estudante de ambas  disciplinas  do curso de licenciatura em Física irá fazer um resumo dos dois vídeos, escrevendo as equações e os exercícios. Depois fazer um projeto para construir um kit sobre a energia e o trabalho mecânico.

Diferente do conceito no cotidiano, o trabalho em Física é devido a uma força aplicada. Considere uma força constante atuando sobre um corpo de massa M, deslocando de uma distância d, formando um ângulo 𝝰(letra grega alpha),  neste caso o trabalho mecânico (W) torna-se: 

W=Fd cos(𝝰).

Quando a força variar com a distância, o trabalho será igual a área abaixo da curva F versus d, ou seja,

 w=Área.

Unidade no SI: J(Joule).

Será visto também os princípios de conservação da energia e do momento linear.

A energia potencial gravitacional E_pg é equivalente ao sistema realizar trabalho, ou seja, ela representa o trabalho realizado pela força peso(P=mg) para deslocar um corpo sob ação da gravidade.

E_pg=mgh.

Unidade no SI: J(Joule).

A equação da energia potencial depende do sistema em estudo. No caso, da energia cinética a equação tem a mesma forma para um corpo de massa m, em movimento, multiplicada pelo quadrado da sua velocidade e dividido por 2.

Unidade no SI: J(Joule).

Atenção! Se a massa for medida em grama e a distância em centímetro, a força será medida em dina e o trabalho em erg. Essas unidades de medidas estão relacionadas por 

1J=10⁷erg e 1N=10⁵dina, ou seja,

1erg= 10^-7J   e     1dina = 10^-5N

Velociadade instântanea

 Segue o Teorema Trabalho-Energia.

Veja mais imagens

No sistema com forças conservativas, o trabalho mecânico é igual a variação da energia potencial.

Energia Mecânica

A energia mecânica total, em mecânica não-relativística,  é a soma de duas parcelas: energia cinética (Ec) e energia potencial (Epg). Desprezando o atrito, a energia mecânica E_M é conservativa, ou seja, a energia potencial se transforma em energia cinética e vice-versa, sem mudar o valor da soma de ambas parcelas. Escolhendo dois pontos A e B, podemos escrever a lei de conservação:

 E_{M(A) =}  E<sub>M(B),

com</sub>

E_{M =} E_{c +} E_pg

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Princípio de Conservação da Energia Mecânica

  

No sistema com forças conservativas, o trabalho mecânico é igual ao negativo  variação da energia potencial.

Teorema do trabalho energia para forças conservativas

  

Integral de uma  função de uma variável real.

Interpretação geométrica da integral: a integral definida é igual a área abaixo da curva de F(x) versus x.

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