Docente: Marília Silva Soares 1

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1 ano de Física e quíica - 10.º - nergia e tipos fundaentais de energia. nergia interna - Transferências de energia Conteúdos Objetivo geral: Copreender e que condições u sistea pode ser representado pelo seu centro de assa e que a sua energia coo u todo resulta do seu oviento (energia cinética) e da interação co outros sisteas (energia potencial); interpretar as transferências de energia coo trabalho e sisteas ecânicos, os conceitos de força conservativa e de força não conservativa e a relação entre trabalho e variações de energia, reconhecendo situações eque há de energia ecânica. 2 Docente: Marília Silva Soares 1

2 ano de Copetências Indicar que u sistea físico (sistea) é o corpo ou o conjunto de corpos e estudo. ssociar a energia cinética ao oviento de u corpo e a energia potencial (gravítica, elétrica, elástica) a interações desse corpo co outros corpos. plicar o conceito de energia cinética na resolução de probleas envolvendo corpos que apenas tê oviento de translação. ssociar a energia interna de u sistea às energias cinética e potencial das suas partículas. Identificar u sistea ecânico coo aquele e que as variações de energia interna não são tidas e conta. Indicar que o estudo de u sistea ecânico que possua apenas oviento de translação pode ser reduzido ao de ua única partícula co a assa do sistea, identificando-a co o centro de assa. Identificar trabalho coo ua edida da energia transferida entre sisteas por ação de forças e calcular o trabalho realizado por ua força constante e ovientos retilíneos, qualquer que seja a direção dessa força, indicando quando é áxio. nunciar e aplicar o Teorea da nergia Cinética. Definir forças conservativas e forças não conservativas, identificando o peso coo ua força conservativa. plicar o conceito de energia potencial gravítica ao sistea e interação corpo + Terra, a partir de u valor para o nível de referência. Relacionar o trabalho realizado pelo peso co a variação da energia potencial gravítica e aplicar esta relação na resolução de probleas. Definir e aplicar o conceito de energia ecânica. 3 I.1. NRGI MOVIMNTOS NRGI CONCITO 4 Docente: Marília Silva Soares 2

3 ano de O conceito de energia energia está sepre presente na linguage do nosso dia-a-dia. nergia, calor e teperatura são palavras que uito utilizaos, de fora indiscriinada, as que tê significados uito diferentes. Dizeos: O petróleo é energia a energia está a esgotar-se nesta sala está uito calor. quando deveriaos dizer: o petróleo é ua fonte de energia; certas foras de energia estão a esgotar-se; nesta sala a teperatura está uito elevada. 5 O conceito de energia (cont.) Outras situações do dia-a-dia e que é utilizada a palavra energia. Os jogadores estão cheios de energia! Constança está recuperando energias! stou uito cansado, estou se energia! Nestas situações associa-se energia a saúde ou actividade. 6 Docente: Marília Silva Soares 3

4 ano de O conceito de energia (cont.) Diariaente, ouves e lês frases coo: O carvão é ua energia poluente. Nestas frases. palavra energia é utilizada coo sinónio de fonte de energia. 7 O conceito de energia (cont.) energia é ua propriedade de todos os corpos, que se anifesta de diferentes foras, sendo detectada pelos efeitos que produz. energia de u sistea pode ser edida ou calculada. energia é ua grandeza escalar que se exprie, no SI, e joule (J) s unidades práticas de energia são a caloria (cal) e o (KW.h). Utiliza-se coo últiplo da caloria a quilocaloria (Kcal) quilowatt-hora 1J 1W.h 1kW.h J 1KW.h 3,6x10 6 J 1cal 4,18J 1 Kcal 4,18 KJ 8 Docente: Marília Silva Soares 4

5 ano de Manifestações de energia energia anifesta-se de diferentes acordo co os efeitos que produz: aneiras, e toa diferentes designações de nergia radiante nergia eléctrica nergia ecânica /otora 9 Manifestações de energia (cont.) nergia Quíica nergia Térica nergia Sonora 10 Docente: Marília Silva Soares 5

6 ano de Fontes de energia fonte de energia é u sistea que fornece energia a outros sisteas co os quais interage. Podeos classificar a energia quanto às suas anifestações, e tabé coo às suas fontes. O Sol é a nossa fonte de energia! NRGI NRGI 11 Fontes de energia (cont.) s fontes de energia pode classificar-se coo: Priárias Secundárias ncontra-se na natureza e pode ser utilizadas diretaente. Obtê-se a partir de outras fontes de energia por ação huana. Renováveis Não renováveis Gasóleo Petróleo refinado Gasolina Gás butano Gás propano letricidade 12 Docente: Marília Silva Soares 6

7 ano de Fontes de energia (cont.) s fontes de energia priárias pode classificar-se coo: Priárias Renováveis São as que se renova continuaente sendo inesgotáveis. Contribue para a sustentabilidade do planeta O Sol; O vento; s ondas e as arés; energia hídrica; geoteria; bioassa; O biogás Não renováveis São as aquelas cujas reservas se esgota, ua vez que o seu processo de foração é uito lento, quando coparado co o seu consuo; são recursos liitados Cobustíveis fósseis: Urânio carvão; petróleo; gás natural. 13 Fontes de energia Priárias (cont.) R e n o v á v e i s 14 Docente: Marília Silva Soares 7

8 ano de Fontes de energia Priárias(cont.) N ã o r e n o v á v e i s Cobustíveis Fosseis 15 I.1. NRGI MOVIMNTOS Física e quíica - 10.º FORMS D NRGI NRGI INTRN 16 Docente: Marília Silva Soares 8

9 ano de Sistea, vizinhança e fronteira U sistea é ua parte do Universo que se pretende estudar. U sistea pode ser classificado coo aberto, fechado ou isolado, tendo e conta se ocorre trocas de energia e atéria co o exterior. Vizinhança é o resto do Universo que rodeia o sistea. fronteira é a linha que separa o sistea do universo Fronteira Sistea vizinhança 17 Foras de energia Todos os sisteas possue energia. energia é ua só e só assue duas foras fundaentais designadas por: nergia cinética ( c ) nergia potencial ( p ) É a fora de energia associada ao oviento e depende da velocidade (v) a que o corpo se desloca e da sua assa (). É a energia que se encontra arazenada nos corpos e deve-se à interacção entre as partículas que o constitue. soa da energia cinética ( c ) co a energia potencial ( p ) constitui a energia total do sistea a energia ecânica ( ) : = C + p xiste várias foras de energia potencial: nergia potencial gravítica ( pg ); nergia potencial elástica ( pe ); nergia potencial elétrica ( p.elet. ) nergia potencial agnética ( p ); nergia potencial quíica ( pq ). 18 Docente: Marília Silva Soares 9

10 ano de Foras de energia nergia Fontes e Foras de energia nergia cinética ( c ) Quanto aior for a assa (e kg) ou a velocidade (e /s) de u corpo, aior é a energia cinética (e J) que ele possui c 1 2 v 2 Se dois corpos tivere a esa assa, o que tiver aior velocidade é o que te aior energia cinética Se dois corpos tivere assas diferentes, e se deslocare à esa velocidade, te aior energia cinética o que tiver aior assa., v c c v, v c c v 19 Foras de energia I NRGI I.1. nergia SU e CONSRVÇÃO ovientos nergia Fontes e Foras de energia nergia cinética ( c ) xeplo: 1. Considera duas bolas, de assas iguais (5 kg) e co velocidades de 10 /s e 7 /s, respetivaente. Qual a bola co aior energia cinética? 2. Considera duas bolas diferentes que se desloca à esa velocidade. Qual a bola que te aior energia cinética?, v c c v c 1 2 v 2, v c c v 20 Docente: Marília Silva Soares 10

11 ano de Foras de energia nergia Fontes e Foras de energia nergia potencial gravítica ( pg ) energia potencial gravítica resulta da interação dos corpos co a Terra; depende da assa () do corpo e da distância (h) a que ele se encontra da terra. pg h g Tendo duas bolas de assas diferentes, à esa altura, a de aior assa te aior energia potencial gravítica. Tendo duas bolas de assas iguais, a bola a aior altura te aior energia potencial do que a bola a enor altura., h pg pg h, h pg pg h 21 Foras de energia nergia Fontes e Foras de energia nergia potencial gravítica ( pg ) xeplo 1. Considera dois corpos de assas diferentes, 3 kg e 7 kg respetivaente, as à esa altura do solo (8 ). Qual o corpo que te aior energia potencial gravítica? 2. Considera dois corpos de assas iguais (6 kg) e a alturas diferentes de 3 e 8, respetivaente. Qual o corpo que te aior energia potencial gravítica? pg h g, h pg pg h, h pg pg h 22 Docente: Marília Silva Soares 11

12 ano de nergia interna nergia Fontes e Foras de energia Para estudar a energia total de u sistea te de se contabilizar ua energia que te e conta a estrutura do sistea que é constituído icroscopicaente por uitas partículas e que é ua propriedade do sistea - nergia interna. Para a energia interna contribue duas foras básicas de energia: a energia potencial interna que resulta das várias interações entre as partículas que constitue o sistea a nível icroscópico; a energia cinética interna associada ao oviento dessas esas partículas. 23 nergia interna nergia Fontes e Foras de energia U auento de cada ua dessas parcelas (assa e teperatura) contribui para o auento da energia interna do sistea. nergia total ( total ) de u sistea corresponde à soa da energia ecânica, acroscópica, co a energia interna, icroscópica: total = + i 24 Docente: Marília Silva Soares 12

13 ano de nergia interna nergia interna de u sistea resulta depende Da energia cinética das partículas do sistea Da energia potencial associada às interações entre essas partículas Da agitação corpuscular das partículas e, portanto, da teperatura do sistea Do núero de partículas do sistea (quanto aior for a quantidade de atéria no sistea, aior será a sua energia interna. 25 Física e quíica - 10.º SISTM MCÂNICO MODLO D PRTÍCUL MTRIL 26 Docente: Marília Silva Soares 13

14 ano de Sistea Mecânico e Modelo do centro de assa Quando se considera sisteas e que as variações de energia interna não são tidas e conta e apenas se considera alterações na energia ecânica estes sisteas são considerados por sisteas ecânicos. studar o oviento de u sistea ecânico iplica estudar oviento de todas as partículas que o constitue Considera-se o sistea coo ua única partícula onde se encontra toda a assa. Centro de assa: ponto que representa u sistea e a que se associa a assa desse sistea. Considera-se aplicadas nesse ponto todas as forças que atua sobre o sistea. Quando u sistea é representado pelo centro de assa o chaado odelo do centro de assa (ou odelo da partícula aterial) diz-se que o sistea foi reduzido a ua partícula 27 Sistea Mecânico e Modelo do centro de assa Modelo do centro de assa aplica-se: a sisteas ecânicos constituídos por sólidos indeforáveis e ovientos de translação. quando não se te e conta variações de energia interna do sistea. qualquer sistea ecânico, o centro de assa ove-se coo u ponto isolado de assa total do sistea no qual atua ua força igual à soa vetorial de todas as forças exteriores aplicadas. Liitações: Ignora variações de energia interna; Não perite o estudo dos ovientos de rotação (ne das deforações do sistea). 28 Docente: Marília Silva Soares 14