2 Energia em movimentos

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "2 Energia em movimentos"

Stéphanie Fontes Viveiros
7 Há anos
Visualizações:

1 2 Energia em movimentos

2 Lei da conservação de energia Se se considerar todas as contribuições energéticas, macroscópicas e microscópicas, total p macroscópica c macroscópica Sistema isolado 2

3 Sistemas complexos Sistema termodinâmico não se podem desprezar as variações de energia interna; Sistema mecânico importa descrever o seu movimento do ponto de vista macroscópico; 3

4 Sistemas complexos O estudo de um sistema mecânico é feito tendo em conta: Energia cinética macroscópica Energia potencial gravítica total p macroscópica c macroscópica desprezável do ponto de vista macroscópico 4

5 Sistemas complexos E quando se trata de sistemas em que não é possível desprezar nenhum dos dois tipos de variação de energia? Sistema complexo sistema termodinâmico e mecânico, onde ocorrem transformações e transferências de energia que levam a variações de energia interna e energia mecânica 5

6 Sistemas complexos Em sistemas complexos podem ocorrer dissipações de energia (energia útil é sempre menor que a energia total fornecida ao sistema) Energia química do combustível Energia cinética das rodas 6 Gases de escape Sistemas de arrefecimento Aquecimento do motor Atrito aerodinâmico, nas partes móveis e no solo

7 Sistemas complexos Forças de atrito são forças dissipativas Levam à dissipação de energia, que não pode ser aproveitada de modo útil; Causam variações na energia interna e mecânica do sistema; 7

8 Sistemas mecânicos. Modelo da partícula material Do ponto de vista microscópico: Tem de ser levadas em conta as contribuições para a variação energia interna de um sistema; Para estudar fenómenos de aquecimento, por exemplo, não é possível representar o sistema por uma só partícula, uma vez que são levadas em conta as interacções entre elas; total p macroscópica c macroscópica 8

9 Sistemas mecânicos. Modelo da partícula material Do ponto de vista macroscópico: Não interessa reconhecer a variação da energia interna do sistema; Interessa considerar a energia que contribui para a alteração do estado de repouso ou movimento do corpo; total p macroscópica c macroscópica 9

10 Sistemas mecânicos. Modelo da partícula material Para simplificar o estudo dos movimentos de translação e rotação macroscópicos usa-se uma representação; MODELO DO CENTRO DE MASSA 10

11 Sistemas mecânicos. Modelo da partícula material O modelo é muito útil para descrever movimentos de translação; Para se aplicar o modelo são feitas as aproximações: 11 Desprezar as pequenas deformações (sistema rígido e indeformável); Desprezar todas as variações de energia interna (sistema mecânico); Considerar apenas movimento de translação Desprezar a dimensão do sistema relativamente à dimensão da trajectória;

12 Referenciais e representação de forças Para descrever movimento recorre-se a referenciais, onde se representam as forças aplicadas aos corpos; 12

13 Referenciais e representação de forças FA y N F x P peso do corpo N reacção normal F A força de atrito P F força aplicada A força resultante corresponde à soma vectorial das forças aplicadas no corpo; 13 F res = F F A = m x a

14 Referenciais e representação de forças y y N F P x F y N P F x x As forças podem ser decompostas nos eixos do referencial F x F cos F y F sin 14

15 Referenciais e representação de forças y F y N M.R.U. a = 0 m/s 2 Repouso P F x x N + F y = P, ou seja, a y = 0, porque o corpo não se desloca na vertical; F x = F res = m x a x 15

16 Trabalho de forças y N Em sistemas mecânicos, há transferência de energia através da aplicação de forças que realizam trabalho. F y P F x x Trabalho (W) é uma grandeza física escalar que mede a quantidade de energia transferida entre sistemas. Depende da força que causa o movimento e do deslocamento do ponto de aplicação da força; 16

17 Trabalho de forças Onde há realização de trabalho? 17

18 Trabalho de forças y N W F onde F x cos F A F y F x x W trabalho realizado pela força (J) F intensidade da força (N) P x deslocamento do ponto de aplicação (m) 18 cos - menor ângulo entre a força e o deslocamento

19 Trabalho de forças y N v W Fy x cos90 0J F y W P P x cos90 0J F A F y P F x x W N N x cos90 0J Trabalho nulo as forças não possuem componente na direcção do movimento Quando uma força actua na direcção perpendicular ao deslocamento, o trabalho por ela realizado é nulo. Não há transferência de energia. 19

20 Trabalho de forças F A y F y N v x W FA x cos180 0J F A Trabalho resistente as forças actuam no sentido oposto ao do movimento (diminuição da E mec do sistema) P F x W Fx x cos0 0J F x Trabalho potente as forças actuam no sentido do movimento (aumento da E mec do sistema; F x é a força eficaz) 20

21 Trabalho de forças P N F y x N P F F F total N P F F total F total W W W W W W W W W W W W W A x y A res De um modo geral F A v 21

22 Resumindo Sistemas Complexos o estudo do movimento pode ser simplificado recorrendo-se ao modelo da partícula material É um sistema termodinâmico e mecânico, onde ocorrem transformações e transferências de energia que poderão conduzir quer a variações de energia interna quer a variações de energia mecânica 22

23 Resumindo í = ú Transferida para os diversos componentes mecânicos sob a forma de trabalho Transferida para o exterior, sob a forma de calor ou radiação, não podendo ser reaproveitada de forma útil Aumentar a percentagem de energia útil aumentar o rendimento da máquina 23

24 Resumindo Modelo da Partícula Material - validade é determinada pelas características do sistema e do movimento com que está animado O centro de massa de um sistema é um ponto onde está concentrada toda a massa do sistema e onde são aplicadas todas as forças, ou resultante de forças que atuam no sistema y N F v x y F v x P 24

25 Resumindo Modelo da Partícula Material - validade é determinada pelas características do sistema e do movimento com que está animado Não tem validade se o sistema: Sofrer deformações durante o seu movimento de translação Possuir movimento de rotação Sistemas mecânicos deverão ser rígidos e indeformáveis 25

26 Resumindo Trabalho realizado pelas diversas forças constantes que atuam no centro de massa- permite determinar a quantidade de energia transferida durante o processo. Trabalho negativo reconhece a existência de forças dissipativas que atuam durante o movimento Trabalho Mecânico pode ser realizado sobre o sistema ou pelo sistema e mede a energia transferida entre sistemas mecânicos. Energiacinéticamacroscópica-associada à velocidade do sistema que se movimenta como um todo Energia potencial macroscópica associada à posição relativa do sistema em interacção com outro 26

27 Resumindo Trabalho realizado por uma força constante que atua no centro de massa do sistema- permite determinar a quantidade de energia transferida durante o processo. 27

28 Resumindo Trabalho realizado por uma força constante que atua no centro de massa do sistema- 28

29 Resumindo Trabalho Potente e Resistente 29

30 Resumindo 30

31 Resumindo Trabalho realizado por mais de uma força constante Sentido movimento Qual o trabalho realizado pelas forças que atuam no sistema? 31

32 Resumindo Trabalho realizado por mais de uma força constante Qual o trabalho realizado pelas forças que atuam no sistema? 1º Método Calcular o trabalho de cada uma das forças Fazer a sua soma algébrica 2º Método Calcular a força resultante que atua no sistema Determinar o trabalho da força resultante.. cos 32

33 Resumindo Trabalho realizado por mais de uma força constante 33

34 Resumindo Representação Gráfica Trabalho realizado por uma força constante Trabalho Potente Representação Gráfica 34

35 Resumindo Representação Gráfica Trabalho realizado por uma força constante Trabalho Nulo Representação Gráfica 35

36 Resumindo Representação Gráfica Trabalho realizado por uma força constante Trabalho Resistente Representação Gráfica 36

37 Resumindo Forças dissipativas Trabalho Resistente Representação Gráfica 37

Documentos relacionados

2 Energia Em Movimentos

2 Energia Em Movimentos TRANSFERÊNCIAS E TRANSFORMAÇÕES DE ENERGIA EM SISTEMAS COMPLEXOS 2.1 Transferências e transformações de energia em sistemas complexos Os vários meios de transporte conhecidos são