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ENERGIA Aula 1 Trabalho e Lei de Hooke Professora: Viviane Gomide. ASSUNTOS ABORDADOS. Trabalho realizado por uma força Potência Lei de Hooke Teorema do Trabalho e Energia. Trabalho Realizado por uma Força.
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ENERGIA Aula 1 Trabalho e Lei de Hooke Professora: Viviane Gomide
ASSUNTOS ABORDADOS • Trabalho realizado por uma força • Potência • Lei de Hooke • Teorema do Trabalho e Energia
Trabalho Realizado por uma Força De todos os conceitos da ciência, talvez o mais central seja o de energia. A combinação de energia com matéria forma o universo: matéria é substância, energia é o que move a substância. A matéria é o conteúdo do que podemos ver, cheirar e tocar. Ela possui massa e ocupa espaço. A energia, por outro lado, é abstrata. Não podemos ver, cheirar ou tocar a maioria das formas de energia.
Trabalho Realizado por uma Força Pessoas, lugares ou coisas possuem energia, mas geralmente observamos a energia apenas quando ela está sendo transferida ou transformada. Trabalho não é uma forma de energia, mas uma maneira de transferir energia de um lugar para outro ou de transformar uma forma de energia em outra. Um objeto pode possuir energia? E trabalho?
Trabalho Realizado por uma Força O trabalho realizado por uma força constante é definido, fisicamente, como o resultado do produto escalar entre os vetores Força e deslocamento:
y = sen 90° R = 1 a 0° 360° 180° x = cos 270° Revisão - Trigonometria
Trabalho Realizado por uma Força Uma força só realiza trabalho se houver deslocamento na direção da mesma.
d Trabalho Realizado por uma Força a
Trabalho Realizado por uma Força Variável O trabalho realizado por uma força variável F(x) é dado pela integração: O valor do trabalho é igual ao valor da área sob o gráfico de Fx(x)
Trabalho Realizado pela Força Centrípeta Força centrípeta não realiza trabalho!
Exercício 1: Um engradado de 48kg sobe 8m de uma rampa de 30°, puxado por uma corda com tensão constante Fc=540N. O coeficiente de atrito cinético é 0,40. Determine o trabalho realizado por cada força que atua sobre o engradado. (g = 10m/s2)
F q A B Exercício 2: Calcular o trabalho realizado pela força F para deslocar o corpo de A até B, sabendo que: ou
Exercício 3: Um elevador está subindo, transportando uma carga, a velocidade constante. Enquanto o elevador está subindo com velocidade constante: a)não há trabalho realizado; b)o trabalho feito pela força da gravidade é nulo; c)o trabalho feito pela força de tração é nulo; d)o trabalho feito pela resultante sobre o elevador é nulo.
Exercício 4: Uma força agindo sobre uma partícula varia com x como está mostrado na figura. Calcule o trabalho realizado pela força sobre a partícula quando ela se desloca de: a) x = 0 até x = 6,0m. b) x = 3,0 até x = 5,0m.
Potência A potência é um grandeza escalar que corresponde à taxa temporal da realização de um trabalho. Ela mede a rapidez com a qual se realiza um trabalho. Unidade no S.I.: J/s = W (watt) 1HP=746W 1kWh = 3,6.106J = 3,6MJ (energia)
Exercício 5: Cada um dos dois motores a jato de um avião Boeing 767 desenvolve uma propulsão (força que acelera o avião) igual a 197000N. Quando o avião está voando a 250m/s (900km/h), qual é a potência instantânea que cada motor desenvolve?
Exercício 6: Um motor elétrico de 1,0HP (1HP = 746W) aciona uma bomba continuamente. Qual o trabalho realizado pelo motor em um dia e qual o custo? Admita que o preço da energia elétrica seja de R$0,48 por kW.h.
Lei de Hooke Para pequenas deformações, o módulo da força exercida por uma mola é diretamente propor-cional à deformação. Quanto maior o valor de k mais rígida é a mola. Forças de contato causam deformação! Não confundir deformação com comprimento!
Lei de Hooke A Lei de Hooke é válida para o regime elástico (k = cte), quando o corpo re-torna ao comprimento inicial se o esforço for anulado. Constante elástica Módulo de Elasticidade k E
Trabalho realizado por uma Mola (Deformação elástica)
Associação de Molas Molas em Paralelo Molas em Série válido para 2 molas
Exercício 7: Uma mulher pesando 600N está em pé sobre uma balança de mola contendo uma mola dura. No equilíbrio, a mola está comprimida 1,0cm sob a ação do seu peso. Calcule a constante da mola e o trabalho total realizado pela força de compressão sobre a mola.
Teorema do Trabalho e Energia Esse é um poderoso método que associa a velocidade de uma partícula com sua posição.
A Energia Cinética (EC) está relacionada com o movimento de um corpo. Unidade no S.I.: J (Joule) dedução geral: Keller, pág. 199 O trabalho realizado pela força resultante que atua sobre um corpo é igual à variação da sua energia (por exemplo, a cinética).
Exercício 8: O motorista de um carro de 1200kg, ao cruzar uma avenida plana a 18m/s, freia subitamente. O carro derrapa, vindo a parar após percorrer 25m. a) Qual o trabalho realizado sobre o automóvel pelas forças de atrito? b) Determine o valor da força de atrito, supondo-a constante.
Equações: Força Constante: Trabalho Força Variável: Potência Lei de Hooke Energia Cinética
LEMBRE-SE QUE: • Ao realizar trabalho, uma força está transformando uma forma de energia em outra. • Uma força só realiza trabalho se houver deslocamento na direção da mesma. • Potência é uma grandeza escalar que mede a rapidez com a qual se realiza um trabalho, transformando uma forma de energia em outra. • A Lei de Hooke é válida para pequenas deformações (regime elástico k = cte), onde o corpo retorna à forma inicial se o esforço for anulado. • Deformação é a variação de comprimento de um corpo. • Constante Elástica (k) é diferente de Módulo de Elasticidade (E). • Energia Cinética (Ec) é a energia relacionada com o movimento de um corpo.
