Explicamos o que é energia mecânica e como ela pode ser classificada. Além disso, exemplos e potencial mecânico e energia cinética.
O que é energia mecânica?
energia mecânica É a soma da energia cinética e da 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 massas. Já a energia potencial está associada ao trabalho de forças chamadas conservadoras, como as forças elásticas e gravitacionais, que dependem da massa dos corpos e de sua posição e estrutura.
O Princípio da Conservação da Energia estabelece que a energia mecânica se conserva (permanece constante) desde que as forças que atuam no corpo ou sistema sejam conservativas, ou seja, não provoquem perda de energia do sistema. Este princípio pode ser escrito matematicamente da seguinte forma:
Emec = Ec + Ep = cte
onde CE é a energia cinética do sistema e Episódio sua energia potencial, que pode ser gravitacional, elástica, elétrica, etc.
Esta relação não se mantém se o sistema for afetado por forças não conservativas. Por exemplo, no caso de movimentos em superfícies de 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 nos quais a energia mecânica pode ser convertida em energia térmica.
energia mecânica É frequentemente utilizado para realizar trabalhos ou convertê-la em outras formas de energia, como é o caso da energia 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-los em outro tipo de energia útil.
Veja também: Elasticidade
Tipos de energia mecânica
A energia mecânica é a soma das seguintes energias:
- Energia cinética. É a energia possuída por objetos ou sistemas 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 conservativo de forças, como gravitacional, elástica, elétrica, 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 uma determinada altura.
- energia potencial elástica. É a energia possuída por sistemas deformados por uma força. A energia permanece no sistema até que a força deixe de ser aplicada e assim o sistema retorne à sua forma original, transformando a energia elástica em energia cinética. Por exemplo: uma mola que se estica ou contrai por meio de uma força externa que, ao não ser mais 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. No 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 fornece impulso às pás do moinho que é convertido em trabalho mecânico: girar a engrenagem que irá moer os grãos ainda mais para baixo.
- Um pêndulo. A energia potencial gravitacional do peso é convertida em energia cinética para fazê-lo mover-se ao longo de sua trajetória, conservando a energia mecânica total.
- um trampolim. O banhista que salta de um trampolim utiliza 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) que atua. então convertido em energia cinética durante a queda livre na água.
Energia mecânica cinética e potencial
Como já foi dito, a energia mecânica Envolve duas energias: cinética e potencial..
O primeiro é calculável usando a fórmula simples de Ec = ½ m . v2 e sua unidade de medida no Sistema Internacional será Joules (J).
Por outro lado, energia potencial é a quantidade de energia armazenada no sistema devido à sua configuração particular ou ao seu posicionamento em relação a um campo de forças (gravitacionais, elásticas ou eletromagnéticas). Essa energia pode ser convertida em outras formas de energia, como a própria energia cinética.