Energia Mecanica

           

Fonte:http://www.sobiologia.com.br/figuras/oitava_serie/energia3.jpg

A definição de energia é algo um pouco complicado, porem as pessoas já endentem o quer é energia sem precisar da definição formal, um exemplo disso e quando se fala na energia que os alimentos possuem, os quais quando comemos, fornecem energia para nos nosso corpo funciona, outro exemplo e a energia que faz um carro se mover, a qual é retirada do combustível. Nota-se que nos exemplos acima a energia apenas se transformou, ela não apareceu do nada e nem sumiu, esse é o Princípio de Conservação da Energia, criado pelo químico Lavoisier, que diz “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.

            Existem muitos tipos de energia, como a energia cinética, que é a energia do movimento, e energia potencial, que é a energia armazenada. A soma dessas duas energias é chamada de energia mecânica, e em um sistema isolado, sem a presença de atrito ou resistência do ar, a energia mecânica se conservar, ou seja a soma das energias cinética e potencial é um valor constante, pois a variação de energia cinética e igual a potencial.

             Essas energias podem ser calculadas usando as seguintes equações:

            A equação 1 serve para calcular a energia cinética Ec de um corpo, onde m é a massa em kg, v é a velocidade em m/s, por essa equação percebesse que quando um copo esta e repouso e energia cinética dele e 0 pois sua velocidade e 0, assim um corpo só terá energia cinética quando ele estive em movimento.

            As equações 2 e 3 são para calcular a energia potencial, ou seja a energia armazenada, porem cada uma deve ser usada uma situação diferente, pois a equação 2, deve ser usada quando queremos saber a energia potencial gravitacional, a qual só existe quando houve uma altura h, e considerando g como a aceleração gravitacional.

            A terceira equação e usada para calcular a energia potencial de uma mola, onde k e a constante elástica e x a distensão da mola.

            Em um sistema isolado a variação da energia mecânica e 0, pois a energia mecânica inicial e igual a energia mecânica final.

           Como foi dito anteriormente em um sistema isolado a energia mecânica se conservar e podemos verifica isso experimentalmente com a utilização do software Tracker.

            Para isso vamos utilizar um vídeo de um pêndulo simples, e vamos verifica que a energia mecânica se conservar.

            Primeiro é preciso carrega o vídeo no Tracker, depois coloca uma fita de calibração, e posiciona a origem do sistema de eixos no ponto de equilíbrio do pendulo (posição do pendulo quando está em repouso), em seguida cria uma nova massa pontual, por último e preciso fica apertando a tecla SHIFT e selecionado a posição o peso do pendulo.

            Esse foi um prevê resumo dos procedimentos, mas caso não saiba utiliza o Tracker, recomento que leia essa postagem( pêndulo simples) primeiro, onde é ensinado a construí um pendulo e a fazer sua análise no Tracker, ou também pode assisti esse vídeo.

            Após obter o gráfico o gráfico da posição em função do tempo, vamos escolher um intervalo de tempo para analisar a conservação de energia, nesse casso vou escolher T1= 1,10s e T2=1,43s, depois vamos analisar o gráfico da velocidade em função do tempo nesses dois momentos e anotaremos os valores, varemos o mesmo com o gráfico da posição y em função do tempo.

            As imagens abaixo mostram os gráficos obtidos e os valores de T1 e T2.

Pêndulo em T1

Pêndulo em T2

Gráfico da velocidade em função do tempo

Gráfico da velocidade em função do tempo

Gráfico da posição y em função do tempo

Gráfico da posição y em função do tempo

A partir desses gráficos temos que em T1 o pêndulo começa a cai com de uma altura (y) igual a 0,19 m com velocidade igual a 0,49 m/s. E chega em T2 com uma velocidade de 1,95m/s, sendo que em T2 o pêndulo está a uma altura (y) igual a 0,01m.

            Com esses dados usamos as equações citadas no começo e calculamos a energia mecânica em T1 e em T2.

            A partir desses gráficos temos que em T1 o pêndulo começa a cai com de uma altura (y) igual a 0,19 m com velocidade igual a 0,49 m/s. E chega em T2 com uma velocidade de 1,95m/s, sendo que em T2 o pêndulo está a uma altura (y) igual a 0,01m.

            Com esses dados usamos as equações citadas no começo e calculamos a energia mecânica em T1 e em T2.
EM T1:

EM T2:

            Portando concluímos que Lavoisier estava certo, em diz que “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”. Pois a energia mecânica de T1 e igual a de T2, ou seja T1=T2=1,9 J.

            O arquivo do Tracker, contendo os gráficos, e o vídeo do pêndulo podem ser baixados  aqui.