AULA - PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA.pptx

RESUMO SOBRE OS PRINCIPIOS DA CONSERVAÇÃO

1. OS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO PROFESSOR: MARCELO PINHEIRO SOARES

2. Os princípios da conservação são fundamentais na Física, pois analisaremos dois desses princípios: o da conservação da energia e o da conservação da quantidade de movimento . Definiremos trabalho ( ) , para discutirmos a conservação da energia e impulso (I) para discutirmos a quantidade de movimento , bem como noções de potência e rendimento e os diversos tipos de choques/colisões de corpos.   OS PRINCÍPIOS DA CONSERVAÇÃO

3. Definir energia é muito difícil, costumamos, em Física, defini-la como a capacidade de realizar um trabalho . TRABALHO ( )   O trabalho de uma força ocorre pela aplicação de uma força ao longo de um deslocamento. Trabalho de uma força paralela ao plano de apoio   Sendo que: = trabalho de uma força F = força aplicada d = deslocamento do corpo   Unidade de Medida de Trabalho Newton x metro = N . m = Joule = J

4. Trabalho de uma força não paralelo ao plano de apoio F  d   Sendo que: = trabalho de uma força F = força aplicada d = deslocamento do corpo = ângulo entre a força e o plano de apoio  

5. Trabalho de uma força de uma força variável/qualquer Se a força F for variável, o trabalho pode ser calculado pelo gráfico da força F em função do deslocamento d do corpo. Como o trabalho é o produto da força pelo deslocamento, o valor absoluto do trabalho será numericamente igual à área sob o gráfico. Podemos usar o gráfico também para forças constantes.

6. Trabalho da força Peso Nesse tipo de trabalho o deslocamento do corpo é na vertical ( subir/descer ), e o trabalho do peso é independente da trajetória , o trabalho da força será o mesmo não importando o caminho tomado pelo objeto. Observação: Quando o trabalho é positivo é chamado de trabalho motor ( e quando o trabalho é negativo é chamado de trabalho resistente (  

7. 1- Na Descida Trabalho da força Peso h P     Sendo que: = trabalho de uma força P = força peso h = altura m = massa do corpo g = aceleração da gravidade  

8. Trabalho da força Peso 2- Na Subida h P     Sendo que: = trabalho de uma força P = força peso h = altura m = massa do corpo g = aceleração da gravidade  

9. Trabalho da força elástica Quando uma mola sofre deformações x ( compressão ou elongação ) em regime elástico aplicando-lhe uma força F , surge uma força elástica F el em sentido oposto que tende a trazer a mola à sua posição inicial de repouso: Lei de Hooke = k . x        

10. Potência É a quantidade de energia trocada em um determinado tempo ou o trabalho realizado em um certo tempo.     Sendo que: = trabalho de uma força F = força d = altura = intervalo de tempo v = velocidade   Unidade de Medida de Potência  

11. Potência Gerada por uma Usina Hidrel étrica   d ensidade          

12. R endimento (ƞ) É a relação entre a potência útil ( potência consumida ) e a potência total ( potência produzida )  

13. ENERGIA De uma forma simplificada podemos dizer que energia é a capacidade para realizar uma ação. A energia contida nos alimentos é capaz de manter o nosso corpo funcionando. A energia armazenada numa pilha ou bateria permite funcionar um brinquedo, telefone celular, máquina fotográfica, etc. A água represada em uma usina hidrelétrica gera eletricidade O combustível tem energia para colocar em movimento um carro, um avião, um foguete, uma locomotiva, etc. A energia desempenha um papel essencial em todos os setores da vida, sendo a grandeza mais importante da Física.

14. ENERGIA Qualquer coisa que esteja trabalhando, movendo outro objeto ou aquecendo-o, por exemplo, está gastando (transferindo) energia. Energia é um dos conceitos essenciais da Física e pode ser encontrado em todas as suas disciplinas (mecânica, termodinâmica, eletromagnetismo, mecânica quântica, etc.), assim como em outras disciplinas, particularmente na Química e na Geografia.

15. A energia é uma grandeza única, mas, dependendo de como se manifesta, recebe diferentes denominações: • energia térmica; • energia luminosa; • energia elétrica; • energia química; • energia mecânica; • energia atômica, entre outras. ENERGIA

16. MATRIZES ENERGÉTICAS MATRIZES ENERGÉTICAS FONTES RENOVAVÉIS FONTES NÃO RENOVAVÉIS ENERGIA EÓLICA ENERGIA HIDRÍCA ENERGIA SOLAR ENERGIA BIOMASSA ENERGIA GEOTÉRMICA ENERGIA MARE MOTRIZ ENERGIA QUÍMICA COMBUSTIVEÍS FÓSSEIS ENERGIA NUCLEAR

17. ENERGIA A unidade de energia definida pelo Sistema Internacional de Unidades é o joule ( J ), que se define como o trabalho realizado por uma força de um Newton num deslocamento de 1 m. As manifestações de energia reduzem-se a dois tipos fundamentais, é o tema do nosso estudo: energia cinética e energia potencial ( gravitacional e elástica ) .

18. ENERGIA CINÉTICA A energia cinética é a energia que está relacionada com o estado de movimento de um corpo . Este tipo de energia é uma grandeza escalar que depende da massa e do módulo da velocidade do corpo em questão. Quanto maior o módulo da velocidade do corpo, maior é a energia cinética . Quando o corpo está em repouso, ou seja, o módulo da velocidade é nulo, a energia cinética é nula. Sendo que: E C = energia cinética que o corpo adquiriu m = massa do corpo V = velocidade do corpo

19. Teorema da Energia Cinética O trabalho realizado pela resultante das forças que agem num corpo é igual à variação de ENERGIA CINÉTICA sofrida por este corpo. Energia Cinética Inicial Energia Cinética Final Trabalho = ∆E C = E C(final) - E C(inicial)

20. ENERGIA POTENCIAL Energia potencial é a forma de energia associada à posição que um corpo ocupa ( energia potencial gravitacional ) ou associada à deformação de um sistema elástico ( energia potencial elástica ).

21. ENERGIA POTENCIAL ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL Energia associada à posição ( altura h ) que um corpo ocupa. E pg = PESO. ALTURA ou E pg = m . g . h Sendo que: E pg = energia potencial gravitacional que corpo adquire m = massa do corpo g = aceleração da gravidade ( g = 10 m/s 2 ) h = altura em que se encontra o corpo.

22. ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA ENERGIA POTENCIAL A energia potencial elástica é a energia que está associada , por exemplo, à compressão e distensão de uma mola elástica . Sendo que: Ep = Energia potencial elástica k = constante elástica da mola x = deformação ou distensão da mola

23. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA É soma das energias cinética e potencial de um corpo. E M = E C + E P Quando um corpo está sob a ação exclusiva de forças conservativas, sua energia mecânica se conserva, isto é, mantém-se constante. Partindo desse pressuposto, utilizaremos como exemplo uma atleta de salto com vara.

24. PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA A atleta inicia o movimento no solo (energia potencial gravitacional igual a zero), partindo do repouso (energia cinética igual a zero) e começa uma corrida, no exato momento em que ela salta ela possui velocidade, mas não altura, portanto tem somente energia cinética, a medida que ela ganha altura, a atleta vai perdendo velocidade, sendo assim, diremos que ela vai convertendo energia cinética em energia potencial gravitacional. Após ela atingir o ponto de altura máxima o processo se inverte.

25. OUTROS EXEMPLOS:

26. IMPULSO (I) É o produto (multiplicação) entre a força F aplicada em um corpo e o intervalo de tempo em que essa força age no corpo.     Essa grandeza está associada ao princípio da conservação da quantidade de movimento . IMPULSO  

27. QUANTIDADE DE MOVIMENTO (Q) Como a perícia consegue reconstituir com precisão o que aconteceu na colisão entre dois automóveis, por exemplo? A resposta é simples: Através da quantidade de movimento é também chamada momento linear ou ainda momentum .

28. QUANTIDADE DE MOVIMENTO (Q) Grandeza física que relaciona a massa de um corpo ( m ) com a sua respectiva velocidade ( v ).     m

29. TEOREMA DO IMPULSO O teorema do impulso diz que a aplicação de uma força (F) sobre um corpo durante um determinado intervalo de tempo ( ) resulta em uma variação da sua quantidade de movimento ( ) .   I = I = I = I = I =  

30. CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO Num sistema mecânico isolado de forças externas, conserva-se a quantidade de movimento total. 1 – Não atuam forças externas , mas pode ter forças internas entre os corpos:   2 – Existem ações externas , mas sua resultante é nula.   3 – Existem ações externas , mas tão pouco intensas, que podem ser desprezadas  

31. CONSERVAÇÃO DA QUANTIDADE DE MOVIMENTO A quantidade de movimento de um sistema de pontos materiais isolados de forças externas permanece constante. +  

32. COLISÕES/CHOQUES As colisões podem ocorrer de duas maneiras distintas, dependendo do que ocorre com a energia cinética do sistema antes e depois da colisão. 1 – COLISÃO PERFEITAMENTE ELÁSTICA 2 – COLISÃO PERFEITAMENTE INELÁSTICA

33. COLISÕES/CHOQUES 1 – COLISÃO PERFEITAMENTE ELÁSTICA: A energia cinética final é igual à energia cinética inicial . Os corpos voltam à forma original quase que instantaneamente. Os corpos deformam mas voltam à sua forma original. Durante a colisão a energia cinética é transformada em energia potencial elástica e depois, no final da colisão, novamente em energia cinética 

34. COLISÕES/CHOQUES 2 – COLISÃO PERFEITAMENTE INELÁSTICA: Após a colisão os corpos permanecem unidos . Não há conservação da energia cinética – A energia cinética final é menor que a inicial . Dissipação de energia – Energia térmica . “O choque perfeitamente inelástico é aquele onde os corpos sofrem deformação tal que permanecem unidos após o choque. ”

35. COLISÕES/CHOQUES 2 – COLISÃO PARCIALMENTE ELÁSTICA: Situa-se entre perfeitamente elástico e perfeitamente inelástico . Não há conservação da energia cinética – A energia cinética final é menor que a inicial . Dissipação de energia – Energia térmica. Os corpos se separam após o choque .

36. COLISÕES/CHOQUES

37. COLISÕES/CHOQUES Se um corpo for abandonado de uma altura H e após o choque com o chão o corpo atingir a altura h, temos: COEFICIENTE DE CONSTITUIÇÃO