A lei da conservação de energia afirma que a energia não é criada nem destruída. Em vez disso, é simplesmente transferido de um tipo de energia para outro, ou de uma forma de energia para outro. A diferença entre energia mecânica e energia cinética é que a energia cinética é um tipo de energia, enquanto a energia mecânica é uma forma de energia.
Transferência de energia
Trabalho pode ser
definido como o processo de transferência de energia pelo qual um a força age sobre um objeto para causar um deslocamento. Se um objeto é movido, o trabalho foi realizado. O trabalho exige três coisas: uma força, um deslocamento e uma causa. Por exemplo, se você pegasse um livro e o colocasse na prateleira superior de uma estante, a força seria você levantando o livro, o deslocamento seria o movimento do livro e a causa do movimento seria a força que você aplicou .
Tipos de energia
Existem dois tipos de energia: potencial e cinético. Energia potencial é a energia armazenada em um objeto devido à sua posição. Este tipo de energia não está em uso, mas está disponível para fazer o trabalho. Por exemplo, o livro possui energia potencial quando está parado na parte superior da estante. Energia cinética é a energia possuída por um objeto devido ao seu movimento. Por exemplo, se o livro caísse da prateleira, ele possuiria energia cinética à medida que caía. Toda energia é
potencial ou cinética.
Formas de energia
A energia mecânica é uma forma de energia. Representa a energia que é possuída por um sistema ou dispositivo mecânico devido ao seu movimento ou posição. Em outras palavras, energia mecânica é a capacidade de um objeto realizar o trabalho. A energia mecânica pode ser cinética (energia em movimento) ou potencial (energia armazenada). A soma da energia cinética e potencial de um objeto é igual à energia mecânica total do objeto. Outras
formas de energia incluem química, nuclear, eletromagnética, térmica e sonora.
Cinética vs. Mecânica
A diferença entre energia cinética e mecânica é que cinética é um tipo de energia, enquanto mecânica é uma forma que energia leva. Por exemplo, um arco que foi desenhado e um arco que está lançando uma flecha são exemplos de energia mecânica. No entanto, ambos não têm o mesmo tipo de energia. O arco desenhado é um exemplo de energia potencial, porque a energia necessária para
lançar a flecha está sendo armazenada apenas no arco; enquanto o arco em movimento é um exemplo de energia cinética, porque está funcionando. Se a flecha tocar um sino, parte de sua energia será convertida em energia sonora. Não será mais energia mecânica, mas ainda será energia cinética.
A energia mecânica é a energia produzida pelo trabalho de um corpo que pode ser transferida entre os corpos.
Ela corresponde a soma da energia cinética (Ec), produzida pelo movimento dos corpos, com a energia potencial elástica (Epe) ou gravitacional (Epg), produzida por meio da interação dos corpos relacionada com a posição dos mesmos.
Para exemplificar, pensemos num objeto lançado de determinada distância do solo que possui energia cinética. Isso porque ele está em movimento e adquire velocidade. Além da energia cinética, ele possui energia potencial gravitacional, mediada pela força da gravidade que age sobre o objeto.
A energia mecânica (Em) corresponde a resultante de ambas energias. Vale lembrar que de acordo com o SI (Sistema Internacional) a unidade de medida da energia mecânica é o Joule (J).
Fórmula da Energia Mecânica
Para calcular a energia mecânica, utiliza-se a fórmula abaixo:
Em = Ec + Ep
Onde:
Em: energia mecânica
Ec: energia cinética
Ep: energia potencial
Sendo assim, vale lembrar que as equações para calcular as energias cinética e potencial são:
Energia Cinética: Ec = mv2/2
Onde:
Ec: energia cinética
m: massa (Kg)
v: velocidade
(m/s2)
Energia potencial elástica: Epe = kx2/2
Energia potencial gravitacional: Epg = m. g. h
Onde:
Epe: Energia potencial elástica
Epg: Energia potencial gravitacional
K: Constante elástica
m: massa (Kg)
g: aceleração da gravidade de aproximadamente 10m/s2
h: altura (m)
Leia também:
- Energia Cinética
- Energia Potencial
- Energia Potencial Elástica
- Energia Potencial Gravitacional
Princípio da Conservação da Energia Mecânica
Quando a energia mecânica advém de um sistema isolado (naquele em que não há atrito) baseado nas forças conservativas (que conserva a energia mecânica do sistema), sua resultante permanecerá constante.
Em outras palavas, a energia desse corpo será constante, uma vez que a mudança ocorrerá somente na modalidade de energia (cinética, mecânica, potencial) e não o seu valor:
Em = Ec + Ep = constante
Leia também:
- Força de Atrito
- Ondas Mecânicas
Exercícios Resolvidos
Para compreender melhor a energia mecânica, segue abaixo alguns exercícios de vestibular:
1. (UEM-2012/Adaptada) Segue abaixo algumas questões que envolvem a energia mecânica e a conservação de energia. De tal modo, assinale a alternativa incorreta.
a) Denomina-se energia cinética a energia que um corpo possui, por este estar em movimento.
b) Pode-se denominar de energia potencial gravitacional a energia que um corpo possui por se situar a uma certa altura acima da superfície terrestre.
c) A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito.
d) A energia total do universo é sempre constante, podendo ser transformada de uma forma para
outra; entretanto, não pode ser criada e nem destruída.
e) Quando um corpo possui energia cinética, ele é capaz de realizar trabalho.
Ver Resposta
Alternativa correta c) A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito.
2. (UFSM-2013) Um ônibus de massa m anda por uma estrada de montanha e desce uma altura h. O motorista mantém os freios acionados, de modo que a velocidade é mantida constante em módulo durante todo o trajeto. Considerando as afirmativas a seguir, assinale se são verdadeiras (V) ou falsas (F).
( ) A variação da energia cinética do ônibus é nula.
( ) A energia mecânica do sistema ônibus-Terra se conserva, pois a velocidade do ônibus é constante.
( ) A energia total do sistema ônibus-Terra se conserva, embora parte da energia mecânica se transforme em energia interna.
A sequência correta é:
a) V, V,
F
b) V, F, V
c) F, F, V
d) V, V, V
e) F, F, V
Ver Resposta
Alternativa correta: b) V, F, V
Veja também: Exercícios sobre Energia Cinética
3. (Enem-2012) Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em:
a) um dínamo.
b) um freio de automóvel.
c) um motor a combustão.
d) uma usina hidroelétrica.
e) uma atiradeira (estilingue).
Ver Resposta
Alternativa correta: e) uma atiradeira (estilingue).
Curiosidade: Você Sabia?
A energia potencial pode ser também elétrica, ou seja, produzida pela interação das partículas num determinado campo elétrico. Ela também pode ser nuclear, gerada pelo trabalho obtido das reações nucleares, por exemplo, a bomba atômica.
Saiba mais sobre os temas:
- Energia
- Tipos de Energia
- Trabalho na Física
- Fórmulas de Física
- Energia Potencial
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.