Unidade temática 1: Energia: Conservação, transformação e degradação

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1 Unidade temática 1: Enegia: Consevação, tansfomação e degadação A- O tabao. 1- oça. As foças podem defoma os copos ou povoca a vaiação da sua veocidade num dado intevao de tempo. São gandezas caacteizadas po: - onto de apicação - Diecção - Sentido - Intensidade: A sua unidade SI. É o newton (N) 1 cm 1 N 30º ( di: 30º com a oizonta) 10º ( di: 10º com a oizonta) - Desocamento. - Quando um copo muda de posição, efectua um desocamento. - É uma gandeza vectoia caacteizada po: - onto de apicação. - Sentido. - Diecção. - Intensidade: = x f - x i A sua unidade SI. É o m. x i = m x f = 10 m

2 3- eso e massa. - A massa é uma gandeza escaa caacteística do copo (não vaia) (kg) - O peso é uma gandeza vectoia caacteizada po: - onto de apicação: cento do copo - Diecção: vetica - Sentido: Cima paa baixo - Intensidade: = m g Vaia com a atitude e a atitude = mg g= 9,8 m/ s 4- Tabao eaizado po uma foça. Há eaização de tabao quando uma foça, actuando sobe um copo, povoca o seu movimento É uma gandeza escaa e o seu vao é uma medida da enegia tansfeida de um sistema paa outo. Repesenta-se po W e a sua unidade SI. É o joue (J). W( )= Cos - Intensidade da foça (N) - Desocamento (m) W( )- Tabao eaizado pea foça (J) - ânguo ente as diecções de e. 5- Tabao moto, tabao esistente. Se 0º < 90º W > 0 (tabao moto) Ségio eeia

3 Se = 90º W = 0 (tabao nuo) R N Se 90º < 180º W < 0 (tabao esistente) 6- Cácuo do tabao a pati de um gáfico. cos x cos x i x f m x Tabao negativo x i x f m Tabao positivo 7- Tabao do eso Copo descendo um pano incinado. (sem atito) Rn x θ θ Cos = sen θ 3 Ségio eeia

4 Tabao do peso: W () = cos (= 90 - θ) (1) W () = senθ Consideando = e sen θ = = W () = e como mg então: () (tabao moto) W () = + mg 7.- Copo subindo um pano incinado. (sem atito) Rn β x θ θ Tabao do peso: W () = cos = 180- β =180-(90- θ) =90 + θ ou (1) W () = senθ Consideando W () = = e sen θ = e como = mg então: () (tabao esistente) = mg 4 Ségio eeia

5 7.3- Copo em movimento vetica. (sem atito) a) movimento descendente. W () = cos 13 1 = como = mg e 1 = Então: W () = + mg (tabao moto) b) movimento ascendente. W () = cos = como = mg e = Então: = mg (tabao esistente) 8- A foça eástica: Uma foça viaáve 8.1- oça eástica e foça defomadoa. Acetato da foça eástica 8.- tabao eaizado pea foça eástica e foça defomadoa. def W( def ) = A = Tiang 1 Kx = 1 def x x x (m) W( def ) = 1 Kx 5 Ségio eeia

6 Tabao eaizado pea foça eástica: Duante as compessões ou os aongamentos, o tabao eaizado pea foça eástica é negativo poque o sentido da foça eástica é contáio ao do desocamento W( e ) = 1 - Kx 9- otência. Na pática, inteessa a apidez com que o tabao é eaizado, define-se assim a gandeza potência. = W t - otência (W) (Watt) W- Tabao eaizado (J) t- Intevao de tempo consideado (s) 1J 1 W = ; 1 cv= 735 W; (1 kw= 6, J ) enegia 1s 10- Enegia cinética de tansação. A enegia cinética é a enegia que um copo possui em vitude do seu movimento. A enegia cinética de um copo de massa m, que se desoca com veocidade v, é: Ec= ½ mv Ec- Enegia cinética (J) m- Massa (kg) v- Veocidade (m/s) 10.1 Vaiação da Enegia cinética. E c = Ec f Ec i = ½ mv f - = ½ mv i 6 Ségio eeia

7 Teoema do tabao enegia O tabao eaizado pea esutante das foças apicadas sobe uma patícua, duante um dado intevao de tempo, é igua à vaiação da enegia cinética da patícua duante esse intevao de tempo. W( es)= Ec W( es) > 0 Ec > 0 Ec f > Ec i (a Ec aumenta) W( es) < 0 Ec < 0 Ec f < Ec i (a Ec diminui) W( es) = 0 Ec= 0 Ec f = Ec i (a Ec mantém-se constante) Ex: cacua o tabao da esutante das foças que é necessáio eaiza paa aumenta a veocidade de um copo com massa de 40 kg desde 5 m/ s a 50 m/ s. (37 500J) 11- Enegia potencia gavítica. A enegia potencia gavítica do sistema copo-tea está associada com a atua a que um copo se enconta acima do níve da supefície da Tea. Ep g = mg Enegia potencia gavítica de um copo que se enconta a uma atua. i = i - f (assim > 0) f W () = cos 0 = mg ( i - f ) = mg i - mg f = Epg i - Epg f = -( Epg f - Epg i ) = Ep g >0 Movimento descendente i > f Ep g diminui <0 Movimento ascendente < Ep 7 Ségio eeia

8 1- Enegia potencia eástica. Uma moa em éice amazena enegia potencia eástica quando é compimida ou distendida. ( ) = - Ep e W e -½ K = - Ep e Ep e = ½ K 13- oças consevativas. oças - Consevativas: O tabao eaizado pea foça é independente da tajectóia pecoida: I A II B III Ex: - oça eástica, - eso - Não consevativas: O tabao eaizado pea foça depende da tajectóia e da veocidade com que se desoca o copo. Ex: atitos, esistência do a 14- incípio da consevação da enegia mecânica. Duante um movimento em que só actuam foças consevativas, á tansfomação de enegia potencia gavítica em enegia cinética e vice vesa. Em= Em f - Em i = 0 Em f = Em i Ec f + Ep f = Ec i + Ep i Ec= - Ep 8 Ségio eeia

9 15- Tabao eaizado peas foças não consevativas. As foças não consevativas fazem vaia a enegia mecânica do sistema. W( não consevativas) = Em W( não consevativas) > 0 A enegia mecânica aumenta. W( não consevativas) = 0 A enegia mecânica mantém-se constante. W( não consevativas) < 0 A enegia mecânica diminui. 9 Ségio eeia