Resumo de Física 2C13 Professor Thiago Alvarenga Ramos

Transcrição

1 Resumo de Física 2C13 Professor Thiago Alvarenga Ramos ENERGIA Grandeza escalar que existe na natureza em diversas formas: mecânica, térmica, elétrica, nuclear, etc. Não pode ser criada nem destruída; apenas armazenada, transferida (de um corpo para outro) ou transformada (de uma forma em outra). Unidade: J. a) Energia Cinética (εc) corpos em movimento: b) Energia Potencial (εp) Gravitacional corpo a uma altura h em um campo gravitacional g : Elástica mola de constante elástica K com uma deformação x: c) Energia Mecânica (εm) εm = εc + εp 3. TEOREMA DA ENERGIA CINÉTICA

2 4. FORÇAS CONSERVATIVAS Forças cujo trabalho, no deslocamento entre dois pontos (i) e (f), não depende da trajetória; depende apenas das posições (i) e (f). São forças conservativas: Peso Força elástica Força elétrica Todas as demais forças (normal, atrito, tração, resistência do ar, etc.) são não conservativas. 5. TEOREMA DA ENERGIA POTENCIAL A cada força conservativa associa-se uma energia potencial: Peso Energia Potencial Gravitacional Força elástica Energia Potencial Elástica Força elétrica Energia Potencial Elétrica T.E.P. 6. TEOREMA DA ENERGIA MECÂNICA Partindo-se do T.E.C.: τr = εc f εc i Mas a resultante é a soma de todas as forças: as conservativas e as não conservativas. Τ = trabalho Logo: τfc + τfnc = εcf εc i Pelo T.E.P.: τfc = εpi εpf Então: τfnc = (εcf + εp f ) (εc i + εp i ) T.E.M. Exercício Resolvido 1- Um corpo de massa 1kg parte do repouso de um ponto A, a uma altura de 5m, sobre uma rampa curva e com atrito desprezível. No final da rampa tem um trecho horizontal BC com 9m de comprimento. Neste trecho, o coeficiente de atrito cinético entre o corpo e a superfície é 0,2. No final deste trecho está uma mola de constante elástica 400N/m. O corpo choca-se com a mola comprimindo-a de uma distância x. Durante a compressão não existe atrito entre o bloco e a superfície. a) Calcule o módulo da velocidade com que o corpo chega em B. b) Calcule o módulo da velocidade com que o corpo atinge a mola em C. c) Calcule a compressão x da mola.

3

4 MOVIMENTO CIRCULAR UNIFORME A velocidade escalar (ou velocidade linear) descreve a rapidez com que uma partícula percorre determinada trajetória. A velocidade angular descreve a rapidez com que uma partícula percorre determinado ângulo central de uma circunferência. Velocidade linear (escalar) V = ω.r. Onde R é o raio da trajetória descrita pela partícula Velocidade angular ω = v / R Velocidade angular pela frequência ω = 2π.f Velocidade angular pelo período ω = 2π/T Aceleração centrípeta Exemplos: 1- Considere uma partícula que descreve um movimento circular percorrendo três voltas a cada dois minutos. Calcule sua velocidade angular em rad/s. R: 3 voltas -> 1 volta = 2 π rad, portanto: 3.2=6π (rad) 2 minutos = 120s então: ω = 6π (rad)/120 s = π/20 rad/s. 2- Um carro, cujo raio do pneu vale 20 cm, desloca-se com velocidade escalar constante de 108 km/h. Calcule a velocidade angular de um dos pneus, supondo que nenhuma das rodas esteja deslizando. R: Velocidade escalar = velocidade linear = 108 km/h / 3,6 (fator de correção) = 30 m/s Raio do pneu = 20 cm = 0,20 metros ω=v/r =30 / 0,20 = 150 rad/s 3- Calcule a velocidade angular da Terra em torno de seu eixo, em radianos por hora. R:O período de rotação da Terra ao redor do seu eixo é de 24 h, isto é, T = 24 h. ω = 2π/T -> ω = 2π/24h -> ω = π/12h

5 4- Um menino está num carrossel que gira com velocidade escalar constante, executando uma volta completa a cada 10s. A criança mantém, relativamente ao carrossel, uma posição fixa, a 2m do eixo de rotação. a) Numa circunferência representando a trajetória circular do menino, assinale os vetores velocidade e aceleração correspondentes e uma posição arbitrária do menino. b) Calcule os módulos de v e de a.