Fórmula de energia mecânica
Na 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.
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
E mech = U + K
A energia potencial, U , depende da posição de um objeto sujeito a uma força conservadora.
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 .
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 ( E 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.
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.
E 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
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