O que é energia mecânica – definição

Na física, energia mecânica (Emech) é a energia associada ao movimento e posição de um objeto geralmente em algum campo de força (por exemplo, campo gravitacional). Engenharia Térmica

O que é energia mecânica

conservação do pêndulo de energia mecânicaNa física, energia mecânica (E mech ) é a energia associada ao movimento e posição de um objeto geralmente em algum campo de força (por exemplo, campo gravitacional). A energia mecânica (e também a energia térmica) pode ser separada em duas categorias, transitória e armazenada. Energia transitória é energia em movimento, isto é, energia sendo transferida de um lugar para outro. Energia armazenada é a energia contida em uma substância ou objeto. A energia mecânica transitória é comumente referida como trabalho . A energia mecânica armazenada existe em uma de duas formas: cinética ou potencial :

  • Energia potencial . Energia potencial, U, é definida como a energia armazenada em um objeto sujeito a uma força conservadora. Tipos comuns incluem a energia potencial gravitacional de um objeto que depende de sua massa e sua distância do centro de massa de outro objeto.
  • Energia cinética . A energia cinética, K , é definida como a energia armazenada em um objeto por causa de seu movimento. Depende da velocidade de um objeto e é a capacidade de um objeto em movimento de trabalhar em outros objetos quando colide com eles.

Conservação de Energia Mecânica

Primeiro, o princípio da Conservação de Energia Mecânica foi declarado:

A energia mecânica total (definida como a soma de seu potencial e energias cinéticas) de uma partícula sendo acionada apenas por forças conservadoras é constante .

exemplo de conservação-de-energia-mecânica

Veja também: Conservação de energia mecânica

Um sistema isolado é aquele em que nenhuma força externa causa mudanças de energia. Se apenas forças conservadoras atuam em um objeto e U é a função potencial de energia para a força conservadora total, então

mech = U + K

A energia potencial, U , depende da posição de um objeto sujeito a uma força conservadora.

equação de energia potencial

É definida como a capacidade do objeto de fazer o trabalho e é aumentada à medida que o objeto é movido na direção oposta à direção da força.

A energia potencial associada a um sistema que consiste na Terra e em uma partícula próxima é  a energia potencial gravitacional .

equação gravitacional do potencial de energia

A energia cinética, K , depende da velocidade de um objeto e é a capacidade de um objeto em movimento de trabalhar em outros objetos quando colide com eles.

 K = ½ mv 2

A definição acima mencionada ( mech = U + K ) assume que o sistema está livre de atritos e outras forças não conservadoras . A diferença entre uma força conservadora e uma não conservadora é que, quando uma força conservadora move um objeto de um ponto para outro, o trabalho realizado pela força conservadora é independente do caminho.

Em qualquer situação real, forças de atrito e outras forças não conservadoras estão presentes, mas em muitos casos seus efeitos no sistema são tão pequenos que o princípio de conservação de energia mecânica pode ser usado como uma aproximação justa. Por exemplo, a força de atrito é uma força não conservadora, porque atua para reduzir a energia mecânica em um sistema.

Observe que forças não conservadoras nem sempre reduzem a energia mecânica. Uma força não conservadora altera a energia mecânica; existem forças que aumentam a energia mecânica total, como a força fornecida por um motor ou motor, também é uma força não conservadora.

Bloco deslizando por uma ladeira sem atrito

O bloco de 1 kg inicia uma altura H (digamos 1 m) acima do solo, com energia potencial mgH e energia cinética igual a 0. Desliza para o chão (sem atrito) e chega sem energia potencial e energia cinética K = ½ mv 2 . Calcule a velocidade do bloco no chão e sua energia cinética.

mech = U + K = const

=> ½ mv 2 = mgH

=> v = √2gH = 4,43 m / s

=> K 2 = ½ x 1 kg x (4,43 m / s) 2 = 19,62 kg.m 2 .s -2 = 19,62 J

Pêndulo

conservação-do-pêndulo-de-energia-mecânicaSuponha um pêndulo (bola de massa m suspensa em uma corda de comprimento L que têm puxado para cima de modo a que a bola é uma altura H <G acima do seu ponto mais baixo do arco do seu movimento corda esticada. O pêndulo é submetido ao conservador força gravitacional, onde forças de atrito como o arrasto aéreo e o atrito no pivô são desprezíveis.

Nós o liberamos do descanso. Quão rápido está indo no fundo?

conservação-de-energia-mecânica-pêndulo2

O pêndulo atinge a maior energia cinética e menos energia potencial quando na posição vertical , porque terá a maior velocidade e estará mais próximo da Terra neste ponto. Por outro lado, terá sua energia menos cinética e maior energia potencial nas posições extremas de seu balanço, porque possui velocidade zero e está mais distante da Terra nesses pontos.

Se a amplitude é limitada a pequenas oscilações, o período T de um pêndulo simples, o tempo necessário para um ciclo completo, é:

período-de-pêndulo-conservação-de-energia

onde L é o comprimento do pêndulo eg é a aceleração local da gravidade. Para balanços pequenos, o período de oscilação é aproximadamente o mesmo para balanços de tamanhos diferentes. Ou seja,  o período é independente da amplitude .

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Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.