Energia CinéticaEnergia Cinética

Física II – Curso de Física / Química

O que é Energia?

• O termo energia é tão amplo que é difícil escrever uma definição clara. Tecnicamente, energia é uma grandeza escalar associada ao estado (ou condição) de um ou mais objetos. Contudo, essa definição é muito vaga para nos ajudar no momento.

• Uma definição não muito rigorosa deve nos servir de ponto de partida, pelo menos. Energia é um número que associamos a um sistema de um ou mais objetos. Se uma força muda um dos objetos, digamos, movimentando-o, então o número associado à energia varia.

O que é Energia?

• Após um número imerso de experimentos, cientistas e engenheiros perceberam cuidadosamente, esse números podem ser usados para prever resultados de experimentos e, mais importante, para a construção de máquinas, tais como máquinas que voam. Este sucesso está baseado em uma propriedade admirável de nosso universo: A energia pode ser transformada de uma forma para outra e transferida de um objeto para outro, mas com quantidade total é sempre a mesma (a energia é conservada). Jamais foi encontrada uma exceção a este princípio.

O que é Energia?

• Imagine que as muitas formas de energia sejam números representando dinheiro em muitos tipos de contas bancárias. Algumas regras foram estabelecidas para o significado desses números e como eles podem ser mudados. Você pode transferir números de uma conta para outra ou de um sistema para outro, talvez eletronicamente, sem que qualquer material esteja realmente se movendo. Contudo, a quantia total (o total de todos os números) pode ser sempre computada: Ela é sempre conservada em qualquer transação bancária.

O que é Energia?

• Neste tópico focalizamos apenas um tipo de energia (energia cinética) e apenas uma maneira através da qual a energia pode ser transferida (trabalho). No próximo estudo examinaremos outras formas de energia e como o princípio de conservação da energia pode ser expresso através de equações.

Energia CinéticaEnergia Cinética

• A energia cinética K está associada ao estado de movimento de um objeto. Quanto mais rápido o objeto de move, maior é sua energia cinética. Quando um objeto está em repouso, sua energia cinética é nula.

• Para um objeto de massa m cuja velocidade v é muito menor que a velocidade da luz,

2

2

1mvK

• Por exemplo, um pato de 3,0 Kg que voa a 2,0 m/s tem uma energia cinética de 6,0 kg.m2/s2; ou seja, associamos este número ao movimento do pato.

• A unidade do SI da energia cinética (e de todas as demais formas de energia) é o joule (J), em homenagem a James Prescott Joule, cientista inglês do século XIX. Ela é definida diretamente da equação anterior em termos das unidade de massa e velocidade:

1 joule = 1 J = 1 kg.m1 joule = 1 J = 1 kg.m22/s/s22,,• Portanto o pato do exemplo acima tem uma

energia cinética de 6,0 J.

ProblemaProblema

• Em 1896, em Waco, Texas, William Crush posicionou duas locomotivas nas extremidades opostas de uma longa ferrovia de 6,4 km, de partida nas mesmas com acelerados amarrados e permitiu a colisão frontal na velocidade máxima, diante de 30000 espectadores. Centenas de pessoas foram feridas por destroços que voaram; várias foram mortas. Supondo que cada locomotiva pesava 1,2x106N e tinha uma aceleração constante de 0,26 m/s2, qual era a energia cinética das duas locomotivas imediatamente antes da colisão?