O princípio fundamental da conservação da energia mecânica nos diz que a energia mecânica de um sistema isolado é a soma da energia potencial e cinética. Publicado por: Domiciano Correa Marques da Silva Show O conceito de energia foi de suma importância para o desenvolvimento da ciência, em particular da física. Sendo assim, podemos dizer que o princípio da conservação da energia mecânica diz que: a) nada se
perde, nada se cria, tudo se transforma Imagine que você deixa cair (abandonado) um objeto de massa m e de altura de 51,2 metros. Determine a velocidade desse objeto ao tocar o solo. a) v = 50
m/s Vamos supor que um carrinho de montanha-russa esteja parado a uma altura igual a 10 m em relação ao solo. Calcule a velocidade do carrinho, nas unidades do SI, ao passar pelo ponto mais baixo da montanha-russa. Despreze as resistências e adote a massa do carrinho igual a 200 kg. a) v ≈ 1,41 m/s Determine o valor da velocidade de um objeto de 0,5 kg que cai, a partir do repouso, de uma altura igual a 5 metros do solo. a) vB=30 m/s respostas De acordo com o princípio da conservação da energia mecânica, a energia total de um sistema isolado é sempre constante. Alternativa C Voltar a questão Chamaremos de ponto (A) a posição em que o objeto foi abandonado e ponto (B) o solo. Como o objeto foi abandonado, a velocidade inicial em A é zero, portanto, no ponto A não existe energia cinética. Pela conservação da energia mecânica, temos:
 Alternativa C Voltar a questão Nesse exercício, ao desprezarmos a resistência do ar e atrito, o sistema passa a ser conservativo. Assim, temos:
Como o carrinho parte do repouso, temos que a velocidade no ponto mais alto é zero. Já no ponto mais baixo, a altura é igual a zero. Assim, temos:
Alternativa E Voltar a questão Para determinar o valor da velocidade do objeto ao tocar no solo, fazemos uso da conservação da energia mecânica, dessa forma, temos que:
Como a altura inicial do objeto é a máxima e vale 5 metros, podemos dizer que neste ponto, isto é, nesta altura, a energia cinética é igual a zero e a energia potencial também é zero quando o objeto está no solo.
Alternativa B Voltar a questão Leia o artigo relacionado a este exercício e esclareça suas dúvidas Assista às nossas videoaulas A energia mecânica pode ser definida como a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Quando essa capacidade de realizar trabalho está relacionada com o movimento, ela é chamada de energia cinética. Porém, se a capacidade de realizar trabalho estiver relacionada com a posição de um corpo, ela é chamada de energia potencial. Energia cinética Essa forma de energia está relacionada com a massa e a velocidade de um corpo. Matematicamente, ela é dada pela equação: Ecin = mv2 Sendo: m – massa do corpo; v – velocidade. Podemos ver, com a equação acima, que, se a velocidade for zero, o corpo não terá energia cinética. Isso comprova o que diz a definição dessa forma de energia, que a descreve como a energia associada ao movimento dos corpos. Outra conclusão que podemos tirar a partir da equação é que a energia cinética sempre terá valores positivos, pois a massa sempre é positiva, e se a velocidade tiver valor negativo, ao ser elevada ao quadrado, terá como resultado um valor positivo. Dessa forma, o produto mv2 sempre será positivo. Energia potencial Para compreender melhor a definição de energia potencial, veja as figuras:
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Nos dois casos, o bloco terá a capacidade de realizar trabalho, em virtude da energia armazenada pela posição em que ele se encontra. A energia armazenada denomina-se energia potencial e pode ser de dois tipos: Energia potencial gravitacional: quando a energia tem origem na atração gravitacional da Terra sobre um objeto. É o caso da primeira figura, em que o bloco está suspenso pelo fio. Se o fio for rompido, haverá o movimento de queda livre. Essa forma de energia depende da altura que o corpo se encontra, de sua massa e da gravidade local. Matematicamente, é calculada com a equação: Epg = m.g.h Sendo: m – massa do corpo; g – aceleração da gravidade no local; h – altura em que o corpo se encontra em relação a um determinado referencial. Energia potencial elástica: tem origem na ação que uma mola pode exercer sobre o corpo. Por exemplo, na segunda figura, em que o bloco está preso a uma mola comprimida por um fio, se esse fio for cortado, a mola esticará e empurrará o bloco para frente, fazendo com que ele realize trabalho. A energia potencial elástica depende da constante elástica da mola e do deslocamento. Ela é definida pela expressão: Epel = 1 k x2 Sendo: k – a constante elástica da mola; x – deslocamento da mola.
Que tipo de energia é usada na montanha russa?No ponto alto da montanha-russa, o veículo acumula energia potencial, que durante a queda se transforma em energia cinética, pela ação da força gravitacional.
O que acontece com a energia quando o carrinho da montanha russa para?Isso se deve à energia mecânica lá no início do movimento: como o carrinho está parado em cima de uma ladeira, ele só tem energia potencial gravitacional; depois que ele é solto, uma parte dessa energia irá se transformar em cinética e outra parte será perdida em efeito joule.
Como acontece a força centrípeta na montanha russa?Considerações sobre a força centrípeta
É devido à força centrípeta que o trem da montanha russa não cai, assim que fica de cabeça para baixo. As forças que atuam sobre os vagões geram uma aceleração e suas rodas parecem grudados nos trilhos.
O que é energia cinética de um exemplo?O que é Energia cinética:
O resultado da energia cinética está intrinsecamente ligado ao valor da massa do objeto e a sua velocidade de movimento. Por exemplo, se dois objetos tiverem a mesma velocidade, mas com massas diferentes, o corpo que tiver a massa mais pesada terá maior energia cinética.
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Que tipo de energia está relacionada ao deslocamento dos carrinhos da montanha russa?
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