Explicamos o que é energia mecânica e como pode ser classificada. Além disso, exemplos e energia mecânica potencial e cinética.
O que é energia mecânica?
A energia mecânica é a soma da energia cinética e da energia potencial de um corpo ou sistema . Energia cinética é a energia que os corpos possuem em movimento , pois depende de suas velocidades e de suas massas. Já a energia potencial está associada ao trabalho de forças denominadas conservadoras, como as forças elástica e gravitacional, que dependem da massa dos corpos e de sua posição e estrutura .
O Princípio de conservação da energia estabelece que a energia mecânica é conservada (permanece constante) desde que as forças que atuam sobre o corpo ou sistema sejam conservadoras, ou seja, não façam com que o sistema perca energia. Este princípio pode ser escrito matematicamente da seguinte forma:
Emec = Ec + Ep = cte
onde Ec é a energia cinética do sistema e Ep sua energia potencial , que pode ser gravitacional, elástica, elétrica, etc.
Essa relação não se mantém se o sistema é afetado por forças não conservadoras. Por exemplo, no caso de movimentos em superfícies com atrito (como a maioria das superfícies), a energia cinética é dissipada na forma de calor . A energia mecânica de um sistema também pode ser perdida na forma de calor, por exemplo, em sistemas termodinâmicos nos quais a energia mecânica pode ser convertida em energia térmica .
A energia mecânica é frequentemente utilizada para realizar trabalhos ou convertê-la em outras formas de energia, como a energia hidráulica (quando o homem aproveita a energia potencial da queda da água para realizar o trabalho). Outro exemplo é a energia eólica ou energia das marés , que utiliza a energia cinética do vento e das marés para transformá-las em outro tipo de energia útil.
Veja também: Elasticidade
Tipos de energia mecânica
A energia mecânica é a soma das seguintes energias:
- Energia cinética . É a energia que os objetos ou um sistema móvel têm, e isso depende de sua velocidade e massa . Por exemplo: uma bola em movimento.
- Energia potencial . É a energia associada à posição de um corpo dentro de um campo de força conservador, como gravitacional, elástico, elétrico, etc. Por sua vez, a energia potencial pode ser de dois tipos:
- Energia potencial gravitacional . É a energia que se deve à ação da gravidade sobre os corpos. Por exemplo: um objeto que cai de uma certa altura.
- Energia potencial elástica . É a energia possuída por sistemas deformados por uma força . A energia permanece no sistema até que a força não seja mais aplicada e assim o sistema retorna à sua forma original, transformando a energia elástica em energia cinética. Por exemplo: uma mola que é esticada ou contraída por meio de uma força externa que, quando não aplicada, permite que a mola volte à sua posição normal, de equilíbrio.
Exemplos de energia mecânica
Alguns exemplos possíveis de energia mecânica em suas diferentes formas são os seguintes:
- Um carrinho de montanha-russa. Em seu ponto mais alto, o carrinho terá acumulado energia potencial gravitacional suficiente (devido à altura) para cair livremente um segundo depois e convertê-la em energia cinética (devido ao movimento) e atingir velocidades incríveis.
- Um moinho de vento. A energia cinética do vento fornece um impulso às pás do moinho que se converte em trabalho mecânico: girando a engrenagem que vai moer, abaixar, os grãos.
- Um pêndulo. A energia potencial gravitacional do peso é convertida em energia cinética para fazê-lo se mover ao longo de sua trajetória, conservando a energia mecânica total.
- Um trampolim . O banhista que salta de um trampolim utiliza o seu peso (energia potencial gravitacional) para deformar o trampolim para baixo (energia potencial elástica) e este, ao recuperar a sua forma, empurra-o para cima aumentando a sua altura (maior potencial gravitacional) que o actua é frequentemente convertido em energia cinética durante a queda livre na água.
Energia cinética e potencial mecânica
Como já foi dito, a energia mecânica envolve duas energias: cinética e potencial .
O primeiro é calculável pela fórmula simples de Ec = ½ m. v2 e sua unidade de medida no Sistema Internacional será o Joules (J).
Em vez disso, a energia potencial é a quantidade de energia armazenada no sistema devido à sua configuração particular ou ao seu posicionamento em relação a um campo de forças (gravitacional, elástica ou eletromagnética). Essa energia pode ser convertida em outras formas de energia, como a própria cinética.
