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Aula 10 - Trabalho - Potencia - Energia

01) Trabalho
Para que um corpo realize trabalho sobre outro é necessário que ele realize uma força (F)sobre ele. É desta forma que a maioria dos profissionais trabalha: fazendo força. Por exemplo, um professor faz força no giz, um pedreiro faz força para levantar alguns tijolos e até uma dona-de-casa faz força para carregar suas compras. Mas a ação da força não é suficiente para produzir trabalho, é necessário também que haja um deslocamento (d). Pode-se notar que, ao carregar um objeto pesado, o que mais cansa não é o fato de levantá-lo, mas carregá-lo durante algum tempo. Quanto maior o deslocamento, maio o trabalho a ser realizado.
O trabalho é Grandeza escalar, isto é, fica bem definida somente por seu módulo e uma unidade. A sua unidade mais conhecida é o Newton x metro (N x m) ou Joule (J).
O trabalho de 1 Joule é o trabalho necessário para levantar um corpo de 100g até um 1m de altura.
A formula abaixo se refere a todos os casos, mas podem ocorrer casos especiais em que a fórmula se torna mais simplificada:
T=força x deslocamento ou T=f x d
02) Potência
Vamos considerar duas pessoas que realizam o mesmo trabalho. Se uma delas realiza o trabalho em um tempo menor do que a outra, ela tem que fazer um esforço maior, assim dizemos que ela desenvolveu uma potência maior em relação à outra.
Outros exemplos:
• Um carro tem maior potência quando ele consegue atingir maior velocidade em um menor intervalo de tempo.
• Um aparelho de som é mais potente do que outro quando ele consegue converter mais energia elétrica em energia sonora em um intervalo de tempo menor.
Assim sendo, uma máquina é caracterizada pelo trabalho que ela pode realizar em um determinado tempo. A eficiência de uma máquina é medida através da relação do trabalho que ela realiza pelo tempo gasto para realizar o mesmo, definindo a potência. Defini-se potência como sendo o tempo gasto para se realizar um determinado trabalho, matematicamente, a relação entre trabalho e tempo fica da seguinte forma:
P=T/t onde, T= trabalho realizado e t= tempo
Unidade de Potência desenvolvida:
A unidade de potência no Sistema Internacional é o watt, representado pela letra W.
Esta foi uma homenagem ao matemático e engenheiro escocês James Watt.
As outras medidas de potência são o cavalo-vapor e o horse-power.
O termo cavalo-vapor foi dado por James Watt (1736-1819), que inventou a primeira máquina a vapor. James queria mostrar a quantos cavalos correspondia a máquina que ele produzira.
Observou que um cavalo podia erguer uma carga de 75 kgf, ou seja, 75. 9,8 N=735 N a um metro de altura, em um segundo.
P= 735 N.1m/1s= 735 W
Feito tal observação ele denominou que cavalo-vapor (cv) seria a potência de 735 W.

03) Energia
Na Física, costuma-se introduzir o conceito de energia dizendo que "energia é a capacidade de realizar trabalho".
Tendo em vista esse conceito fica claro que para entender o que é energia devemos conhecer o que , em Física, chamamos de trabalho. A palavra trabalho em Física não tem exatamente o mesmo significado que na linguagem comum. Em física dizemos que um trabalho é realizado quando um corpo recebe uma força na mesma direção de seu movimento. Sempre que sobre um corpo atuar uma força e esse corpo sofrer um deslocamento (movimento) diz-se que um trabalho está sendo realizado.
A grandeza física chamada TRABALHO mede o consumo de energia, ou a quantidade de energia que se tornou útil. Realiza-se trabalho gastando-se ENERGIA. É em razão disso que se costuma dizer que "energia é a capacidade de realizar trabalho", como foi dito no início do texto.
A unidade de medida da energia no SI é o joule (símbolo J) , em homenagem ao físico inglês James Prescot Joule (1818 - 1889), que foi o cientista que determinou a equivalência entre energia térmica e trabalho mecânico, no século XIX .
ENERGIA CINÉTICA: Chama-se energia cinética o trabalho que pode ser realizado por um corpo devido ao seu movimento. Para realizar trabalho a partir da energia cinética de um corpo devemos alterar a energia do corpo (diminuindo-a) , assim a diferença será convertida em trabalho. Para diminuir a energia cinética do corpo devemos diminuir-lhe a velocidade.
A fórmula que mede a energia cinética é:
Ec=m.v²/2 onde m=massa ; v=velocidade

Por exemplo, um carro de massa 1200 kg a uma velocidade de 90 km/h ( 25m/s) tem energia cinética igual a:Ec = 1 200 . 25² / 2 => Ec = 375 000J. Esse resultado está dizendo que para levar esse carro ao repouso será necessário realizar sobre o carro um trabalho resistente de 375.000 joules.

ENERGIA POTENCIAL, ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL E ENERGIA MECÂNICA TOTAL

Já foi dito que chamamos de energia o trabalho que pode ser realizado por um corpo ou por um sistema de corpos. Assim definimos que energia cinética é o trabalho que pode ser realizado por um corpo em movimento. Vimos também que para converter a energia cinética em trabalho é necessário fazer variar a velocidade do corpo, o que só é conseguido exercendo-se uma força sobre o corpo que se move.

Quando um corpo se encontra a certa altura do solo um trabalho poderá ser realizado sobre ele simplesmente deixando que caia sob a ação da gravidade. Esse trabalho que pode ser realizado pela força da gravidade será tanto maior quanto maior for a altura em que o corpo se encontra e quanto maior for a sua massa. Na verdade já vimos que a força peso pode realizar um trabalho igual a τ = m.g.h, e já definimos energia como o trabalho que pode ser realizado, logo podemos dizer que τ = m.g.h é a energia potencial gravitacional do corpo.:

Epg = m.g.h onde, m=massa; g=gravidade; h=altura

A ENERGIA MECÂNICA TOTAL

A energia mecânica total de um corpo é a soma das energias cinética e potencial

Em = Ec + Ep onde, Em= energia mecânica; Ec=energia cinética; Ep= energia potencial

A energia mecânica total é uma grandeza que se conserva sempre que sobre o sistema não atuar forças dissipativas , isto é forças capazes de converter energia mecânica em calor ou qualquer outra forma de energia. São exemplos de forças dissipativas: o atrito, a resistência do ar, a viscosidade de um líquido.Dizer que a energia mecânica total se conserva quer dizer que, enquanto não houver outras interações, o seu valor permanecerá constante. Talvez o exemplo mais claro seja o de um corpo em queda-livre: no inicio da queda o corpo só tem energia potencial, a medida que cai a sua energia potencial diminui (pois a altura diminui) e a energia cinética aumenta (pois a velocidade aumenta), mas o tempo todo (enquanto em queda) a soma das energias cinética e potencial se mantém a mesma.


Fontes:

http://www.brasilescola.com/fisica/potencia.htm#

http://vestibular.uol.com.br/ultnot/resumos/trabalho-potencia-energia_1.jhtm

http://br.geocities.com/alahurakbar/aulas/Fisica/energiamecanica/tpe.html

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