02 - Energia Mec OVERVIEW, Notas de estudo de Mecatrônica

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Energia Overview

Trabalho

Energia Mecânica

Potência

Energia Cinética

EC

Energia Potencial

Gravitacional

EPgrav

Energia Potencial elastica

EP Elast

Energia Mecânica

Energia Mecânica de um corpo (ou sistema de corpos)

EM = EPgrav + EC + EPelast

EP (^) grav = mgh

EC = ½mv^2

EP (^) elas = ½kx^2

Trabalho e Energia Cinética

Força sobre a bola: F

• sentido da força: o mesmo do deslocamento;
• deslocamento: Δ d

Trabalho sobre a bola W = F. Δ d

Substituindo-se

F = m.a

a = v^2 /2 Δ d

EC = W = ½ mv^2

EC pode ser nula, mas nunca negativa.

Trabalho e Energia Potencial Elástica

Wc/mola = ½ kx^2

Fc/mola = k.x

• x = deformação elástica
• k = constante da mola

Acumula na mola

EPelast = ½ kx^2

1-A EPelast nunca pode ser negativa

2- É nula para x = 0

Trabalho positivo e Trabalho negativo

Dissipação de EM em forma de calor

W = Fdesloc ∙ Δd

Fdesloc e Δd mesmo sentido W > 0 Trabalho motor

Tende a aumentar a EM

Fdesloc e Δd sentidos opostos W < 0 Trabalho resistente

Tende a diminuir a EM

Trabalho da força de atrito

Dissipa EM em forma de calor

Trabalho e Variação de Energia Mecânica

Teorema da EM

Wforças ext = EM = ΔEC + ΔEPgrav

Peso = mg É força inerente a todos os corpos. Não é considerado “força externa”

O trabalho do peso está

contabilizado como

Δ EPgrav

Analisar o movimento de um paraquedista

W (^) todas forças = 0

W (^) todas forças < 0

W (^) todas forças > 0

→ ΔEC = 0 → v = invariável

No início da queda → EC aumenta.

Δt após abertura do paraqueda. → EC diminui

Trabalho - EC

Lei da Conservação da EM

W forças ext = Δ EM = Δ EC + Δ EP

O corpo ou sistema não recebe nem cede trabalho

EM não aumenta nem diminui. Permanece inalterado. A EM se conserva.

W forças ext = 0 Δ EM= 0

Δ EC + Δ EP = 0

A um aumento na EC corresponde uma diminuição equivalente na EP.

A EC transforma-se em EP e Vice-Versa

Força de atrito

deslizamento

v

O trabalho da

força de atrito de deslizamento

dissipa energia mecânica.

Força de atrito

Estático

O atrito estático dá

sustentação para o movimento

do carro.

As superfícies dos solidos apresentam rugosidades.

Quando uma superfície tende a deslizar sobre a outra, forças de resistência surgem nas imperfeições em contacto.

Quanto mais intensa a força de compressão entre as superfícies, mais intensa será a força de atrito.

O carater passivo da força de atrito.

Sem tendência ao

deslizamento não existe

força de atrito.

Fatrito = μ.FN

μ = coef.de atrito FN = força que comprime das superfícies

Montanha Russa

Se os atritos (com o trilho e com o ar) forem desprezíveis

Wforças ext = 0

EM se conserva

Ao longo do movimento, uma diminuição na EP corresponde a um aumento equivalente na EC e vice-versa.

EC = 0

EP = 100 J

Se EP = 20 J EC =?

EC = 30 J

EP=?

KE = energia cinética

PE = energia potencial

TME = energia mecânica total

A energia mecânica se conserva? (1)

Dissipa energia em W = trabalho externo

forma de calor

A energia mecânica se conserva? (3)

A energia mecânica se conserva? (4)