Energia e campos

RKA12JL – Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma aula de Ciências da Natureza. E, nesta aula, vamos conversar sobre a energia e os campos. Em outros momentos, já definimos ou fornecemos uma definição para energia como a capacidade de realizar trabalho. Também falamos sobre a noção de um campo. Já falamos sobre coisas como um campo elétrico ou um campo gravitacional. Essas coisas são construções mentais que produzimos para explicar a força a distância. Por exemplo, se eu tenho um planeta aqui e eu tenho algum objeto aqui que tenha alguma massa, sabemos que eles vão exercer forças um sobre o outro. E, na verdade, essas forças terão a mesma intensidade, mesma direção, mas sentidos contrários. Como podemos perceber, eles não estão se tocando. Então, como eles estão exercendo forças um sobre o outro? Para explicar isso, os cientistas introduziram a noção de campo, e falaram que cada um desses objetos produz uma espécie de campo gravitacional. Ah, claro, Einstein veio mais tarde e disse que na verdade eles estão distorcendo o espaço-tempo. Mas isso é uma coisa que a gente não vai conversar neste vídeo, tá? Aqui, a gente vai ficar apenas com a ideia de campo. Afinal, a ideia de campo é uma maneira de pensar sobre como eles são capazes de induzir uma força, por assim dizer, uns sobre os outros. Da mesma forma, se você tiver duas cargas elétricas, digamos que você tenha duas cargas pontuais negativas aqui, sabemos que elas vão se repelir, afinal, cargas de mesmo sinal se repelem. Mas como reparamos novamente, elas não estão se tocando. Sendo assim, como elas sabem que tem uma força atuando sobre elas e que essas forças têm sentidos opostos? Mais uma vez, existe essa ideia de que cada uma delas produz um campo e que cada uma está no campo elétrico gerado pela outra carga elétrica. Ou seja, esse campo de alguma forma aplica essa força ou faz com que essa força seja aplicada sobre a outra coisa. O campo é um conceito útil para prever o que acontecerá e para quantificar como isso poderia acontecer. Mas, realmente, é apenas algo em nossas mentes que dá sentido ao Universo. Então, com isso fora do caminho, vamos olhar para essa roda d'água bem aqui. Você pode ver que a água desce daqui e depois cai, e, conforme ela cai, ela enche essas coisas aqui e as empurra para baixo. Devido a isso, toda a roda vai girar, fazendo essa roda cumprir sua função. Ou seja, ela vai realizar um trabalho útil. No contexto da Física, nem todo trabalho é necessariamente útil, mas isso aqui pode realmente fazer um trabalho útil. Para pensar sobre isso, vamos observar duas gotas de água, talvez a mesma gota de água em duas posições diferentes. Eu tenho uma gota d'água aqui e outra que desceu e veio até aqui embaixo. Considerando essa gota, ou essas gotas em duas posições, eu quero fazer uma pergunta: qual delas tem maior capacidade de realizar trabalho? Pause este vídeo e pense sobre isso. Como sabemos, quando a gota d'água está aqui em cima, ela tem a capacidade de cair por causa do campo gravitacional que está puxando-a para baixo. E, a propósito, se o campo gravitacional está puxando a gota d'água para baixo, essa gota d'água também está puxando a Terra para cima. Mas aqui é o campo gravitacional da Terra que está puxando a gota d'água para baixo, e, por causa disso, se nada parar ou segurar a gota d'água, ela pode fazer o que estamos observando nesse exemplo em percorrer seu caminho até chegar a essa posição bem aqui. Agora, nessa posição bem aqui, em teoria, talvez ainda pudesse funcionar. Talvez haja um penhasco bem aqui e, devido a isso, ela pode continuar caindo. Mas a gota d'água aqui de cima, claramente, tem a capacidade de realizar mais trabalho porque tem o potencial de trabalho que pode realizar daqui até aqui. E aí, obviamente, poderia continuar realizando qualquer trabalho que essa posição permitisse. Enfim, vamos dizer que essa gota d’água, em função de sua posição, tenha uma capacidade maior de realizar trabalho e que tenha mais energia. Sabendo disso, qual é a forma dessa energia? Bem, nesse caso, é a energia potencial gravitacional, é a energia que é “armazenada”. E eu coloquei isso entre aspas porque não é como se você fosse capaz de abrir a gota d'água, e, de repente, ver a energia. Nós estamos falando da energia que é armazenada em virtude de sua posição. Outra forma de pensar sobre isso é que, em vez de imaginar que a energia está armazenada na gota d'água (e isso está realmente acontecendo em nossas mentes agora), é dizer que essa energia está armazenada no campo. Nesse caso, nesse campo gravitacional. Como é o campo gravitacional que está puxando essa gota d'água, a direção do movimento vai reduzir a energia no campo. Então, se simplesmente deixarmos as coisas acontecerem, o campo gravitacional da Terra vai puxar essa gota d'água. Ah, claro, essa gota d'água também tem o campo gravitacional que vai atrair a Terra para cima. Mas, à medida que essa gota d'água é puxada para baixo, a quantidade total de energia armazenada no campo vai diminuir. Agora, o que acontece com essa energia? Essa energia é transferida do campo para a energia cinética dessa roda, que pode então ser transferida para outras coisas, mas, aí, é outra história, ok? Conseguiu compreender essas ideias aqui de que conversamos? Eu espero que sim. E, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço, e dizer que encontro você na próxima. Então, até lá!