Transferência/Transformação de energia

Transferência/Transformação de energia As tranferências e as transformações de energia podem esquematizar-se recorrendo, por exemplo, a diagramas de Sankey. Transferência de energia Transformação de energia São precisos 2 sistemas Ocorre no interior do próprio sistema

Transferência/Transformação de energia Sistemas complexos São sistemas em que para o estudo das transferências e/ou transformações que nele ocorrem, é necessário considerar a sua energia mecânica, a sua energia interna, e as variações destas energias. O η de qualquer transferência ou transformação de energia nunca será 100 % de acordo com a 2ª Lei da termodinâmica O valor da energia total mantém-se constante - Lei da conservação da energia.

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL SISTEMA DE PARTÍCULAS REPOUSO/MOVIMENTO? QUAL O TIPO DE MOVIMENTO DA PARTÍCULA? Estudar o movimento do sistema equivale a estudar o movimento de todas as partículas que o constituem? Não. O modelo da partícula material pode ser aplicado a um sistema mecânico que se mova com movimento de translação, mas as variações de energia interna são desprezáveis.

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL NO MODELO DE PARTÍCULA MATERIAL A posição relativa das partículas constituintes dos sólidos indeformáveis é constante a energia potencial interna do sistema é constante. No movimento de translação, todas as partículas constituintes destes sistemas efectuam o mesmo tipo de movimento a velocidade de cada uma delas é igual. O movimento de um sistema mecânico constituído por um sólido indeformável que se move com movimento de translação, pode ser estudado usando um dos seus pontos - o centro de massa (CM).

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL CENTRO DE MASSA DE UM SISTEMA É um ponto que se desloca como se possuísse massa igual à do sistema e como se todas as forças que actuam no sistema estivessem aplicadas nesse ponto. A utilização do CM para estudar o movimento de determinado sistema equivale a reduzir o sistema a uma única partícula.

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL DETERMINAÇÃO DO CENTRO DE MASSA DE UM SISTEMA

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL SÓ É VÁLIDO QUANDO: Os sistemas são sólidos em movimento de translação, isto é, todos os pontos do sistema se movem do mesmo modo e com a mesma velocidade. Não existe deformação do sistema, ou seja, a variação da sua energia potencial interna é nula. As trocas de energia do sistema, sob a forma de calor e radiação, são nulas ou desprezáveis, ou seja, a variação da energia interna do sistema é zero ou próxima de zero. Têm que se verificar simultaneamente estas três situações.

MODELO DA PARTÍCULA MATERIAL VÁLIDO OU NÃO VÁLIDO? Sistemas termodinâmicos Sistemas deformáveis

EXERCÍCIO Duas forças constantes F 1 e F 2 actuam no centro de massa de um corpo rígido. As intensidades das forças são, respectivamente, 60 N e 30 N. O centro de massa deslocase 0,5 m. Qual é a quantidade de energia transferida para o centro de massa?

EXERCÍCIO

REPRESENTAÇÃO DE FORÇAS CONSTANTES CARACTERÍSTICAS DAS GRANDEZAS VECTORIAIS As forças são grandezas vectoriais caracterizadas por: As forças representam-se por segmentos de recta orientados:

REPRESENTAÇÃO DE FORÇAS CONSTANTES

SEGUNDA LEI DE NEWTON F = m x a Verifica-se experimentalmente que o aumento ou a diminuição da energia interna do sistema é máxima quando a direcção de aplicação da força coincide com a direcção do movimento do sistema. A transferência de energia é máxima. A transferência de energia não é máxima.

PROJECÇÃO DA FORÇA NA DIRECÇÃO DO DESLOCAMENTO Quando a direcção de aplicação de uma força num sistema não coincide com a direcção do movimento, a transferência de energia sob a forma de trabalho será tanto maior quanto maior for a projecção dessa força na direcção do movimento.

TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE A força que contribui para a alteração da energia do sistema chama-se força eficaz. FÍSICAMENTE O trabalho realizado por uma força que actua em determinado sistema mede a quantidade de energia transferida da sua vizinhança para o sistema ou do sistema para a sua vizinhança. MATEMATICAMENTE É dado pela expressão.

TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE Existem diferentes maneiras de representar simbolicamente o trabalho realizado por uma força: T = = W HORIZONTAL OBLÍQUA

TRABALHO REALIZADO POR UMA FORÇA CONSTANTE

EXERCÍCIO Um corpo, cujo peso é de 1200 N, desloca-se por acção de uma força, paralela à superfície de um plano inclinado de 30º. O plano inclinado tem a altura de três metros. A velocidade do centro de massa é constante e despreza-se o atrito. Qual é o valor do trabalho realizado pela força?

I. EXERCÍCIO

EXERCÍCIO II.

EXERCÍCIO

ALGUNS CASOS PARTÍCULARES

SISTEMAS DE VÁRIAS FORÇAS Num movimento de translação, o trabalho realizado pela resultante das forças aplicadas é igual à soma dos trabalhos realizados por cada uma delas.

EXERCÍCIO

ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS CHAMAM-SE FORÇAS DISSIPATIVAS AS FORÇAS QUE PROVOCAM A DIMINUIÇÃO DA ENERGIA DOS SISTEMAS ONDE ACTUAM O atrito pode ser útil ou prejudicial conforme as diferentes situações em que actua.

ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS O curling é uma modalidade olímpica desde 1998. Joga-se com pedras, de 19 Kg, feitas de granito muito polido que deslizam sobre uma pista de gelo. A distância e a velocidade com que as pedras deslizam é controlada pelos varredores que usando vassouras feitas de pêlo de porco ou material sintético varrem o gelo diminuindo o atrito.

ACÇÃO DAS FORÇAS DISSIPATIVAS

FORÇAS DE ATRITO Diminuir o atrito aumenta a eficiência na transferência de energia para o sistema. Para aumentar o atrito pode-se: Aumentar a rugosidade das superfícies em contacto; Cobrir as superfícies em contacto com materiais que provoquem mais atrito.

EXERCÍCIOS