Explicamos o que é energia mecânica e como ela pode ser classificada. Além disso, exemplos e energia mecânica potencial e cinética.
O que é energia mecânica?
energia mecânica é a soma da energia cinética e a energia potencial de um corpo ou sistema. A energia cinética é a energia que os corpos em movimento possuem, pois depende de suas velocidades e de suas massas. A energia potencial, por outro lado, está associada ao trabalho de forças chamadas conservativas, como as forças elásticas e gravitacionais, que dependem da massa dos corpos e de sua posição e estrutura.
O Princípio de conservação de energia estabelece que a energia mecânica se conserva (permanece constante) desde que as forças que atuam sobre o corpo ou sistema sejam conservativas, ou seja, não façam o sistema perder energia. Este princípio pode ser escrito matematicamente da seguinte forma:
Emec = Ec + Ep = cte
Onde Ec é a energia cinética do sistema e EP sua energia potencial, que pode ser gravitacional, elástica, elétrica, etc.
Esta relação não é válida se o sistema for afetado por forças não conservativas. Por exemplo, no caso de movimentos em superfícies com atrito (como a maioria das superfícies), a energia cinética é dissipada na forma de calor. A energia mecânica de um sistema também pode ser perdida na forma de calor, por exemplo, em sistemas termodinâmicos onde a energia mecânica pode ser convertida em calor.
energia mecânica É muito usado para trabalho ou convertê-la em outras formas de energia, como a hidráulica (quando o homem aproveita a energia potencial da queda d’água para realizar trabalho). Outro exemplo é a energia eólica ou energia das marés, que utiliza a energia cinética do vento e das marés para transformá-las em outro tipo de energia útil.
Veja também: Elasticidade
tipos de energia mecanica
A energia mecânica é a soma das seguintes energias:
- Energia cinética. É a energia possuída por objetos ou um sistema em movimento, e que depende de sua velocidade e massa. Por exemplo: uma bola em movimento.
- Energia potencial. É a energia associada à posição de um corpo dentro de um campo de força conservativo, como gravitacional, elástico, elétrico, etc. Por sua vez, a energia potencial pode ser de dois tipos:
- energia potencial gravitacional. É a energia que se deve à ação da gravidade sobre os corpos. Por exemplo: um objeto que cai de certa altura.
- energia potencial elástica. É a energia possuída por sistemas deformados por uma força. A energia permanece no sistema até que a força não seja mais aplicada e assim o sistema volte a sua forma original, transformando a energia elástica em energia cinética. Por exemplo: uma mola que se distende ou contrai por meio de uma força externa que, ao deixar de ser aplicada, permite que a mola retorne à sua posição normal de equilíbrio.
Exemplos de energia mecânica
Alguns exemplos possíveis de energia mecânica em suas diferentes formas são os seguintes:
- Um carrinho de montanha-russa. Em seu ponto mais alto, o carrinho terá acumulado energia potencial gravitacional suficiente (devido à altura) para cair livremente um segundo depois e converter tudo em energia cinética (devido ao movimento) e atingir velocidades vertiginosas.
- Um moinho de vento. A energia cinética do vento proporciona um empurrão nas pás do moinho que se converte em trabalho mecânico: girar a engrenagem que vai moer os grãos mais para baixo.
- um pêndulo A energia potencial gravitacional do peso é convertida em energia cinética para fazê-lo se mover ao longo de sua trajetória, conservando a energia mecânica total.
- um trampolim. O banhista que pula de um trampolim usa seu peso (energia potencial gravitacional) para deformar o trampolim para baixo (energia potencial elástica) e este, ao recuperar sua forma, o empurra para cima, aumentando sua altura (mais potencial gravitacional) do que o ato. frequentemente convertido em energia cinética durante a queda livre na água.
Energia mecânica cinética e potencial
Como já mencionado, a energia mecânica envolve duas energias: cinética e potencial.
A primeira é calculável por meio da fórmula simples de Ec = ½ m . v2 e sua unidade de medida no Sistema Internacional será o Joules (J).
Por outro lado, a energia potencial é a quantidade de energia armazenada no sistema devido à sua configuração particular ou à sua posição em relação a um campo de forças (gravitacional, elástico ou eletromagnético). Essa energia é capaz de ser convertida em outras formas de energia, como a própria energia cinética.