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Biblioteca de Física
Curso: Biblioteca de Física > Unidade 5
Lição 1: Trabalho e energia- Introdução a trabalho e energia
- Trabalho e energia (parte 2)
- Conservação de energia
- O que são energia e trabalho?
- O que é energia cinética?
- O que é energia potencial gravitacional?
- O que é conservação de energia?
- Trabalho e princípio do trabalho-energia
- Trabalho como transferência de energia
- Exemplos de exercícios sobre trabalho
- Trabalho como área sob curva
- Energia térmica de atrito
- O que é energia térmica?
- Trabalho e energia - problema com atrito
- Forças conservadoras
- Potência
- O que é potência?
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Conservação de energia
Usando a lei de conservação de energia para ver como a energia potencial é convertida em energia cinética. Versão original criada por Sal Khan.
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- a letra no vídeo está péssima para ler!(9 votos)
- Às, v² não deveria ser igual à 2000? 3:34
Não me impediu de acompanhar o raciocínio, mas fiquei deverás confuso quanto ao valor de v².(2 votos)- Vamos por partes:
- A energia potencial gravitacional do corpo é:
E = m.g.h (massa x gravidade x altura do corpo, com medidas no sistema internacional)
E = 1 . 10 . 10
E = 100 Joules.
- Esse 100 Joules irão se converter em energia cinética:
100 = (m . v²) /2
Passando o 2 multiplicando, temos:
200 = m.v²
Substituindo 'm' pela massa do corpo:
200 = v²
Espero que tenha entendido, bons estudos!(2 votos)
- Reatância o que é na física(2 votos)
- video nao esta sincronizado(2 votos)
- Ótimo vídeo!
Só não entendi o porque que ele calculou a velocidade? ou foi ele que quis obter a resposta?(1 voto) - cara, tem que melhorar a qualidade visual dos vídeos!(1 voto)
- Esses vídeos são mais antigos, na época que o Sal Khan ainda estava iniciando o site...os mais recentes tem excelente qualidade de imagem e áudio.Mas mesmo esses antigos não possuindo um visual tão bonito, é inegável a didática do Sal(professor), o método ainda é muito bom.(1 voto)
- Não estou entendendo conservação de energia(1 voto)
- a conservação de energia está relacionada com as energias não dissipativas, ou seja, que se conservam. A energia cinética e gravitacional são exemplos, além da energia elástica. Energias que são dissipativas possuem energia mecânica não conservativa, pois se perdem em forma de calor, por exemplo(1 voto)
- Se cair um tijolo e uma pena de uma distancia x qual desses objetos chegaria ao chão primeiro?(0 votos)
- Ambos cairiam juntos! O tempo e a velocidade finais de um corpo, quando este toca o solo, não dependem da massa em uma queda livre. Você pode verificar isso através das fórmulas de cinemática que não se utilizam da variável "massa". Ou ainda por energia, você irá verificar que na conversão da energia potencial gravitacional para energia cinética, as massas em ambas as fórmulas "se cortam", resultando em: "gravidade x altura = velocidade²/2". Claro, isso é válido para casos onde a resistência do ar (arrasto hidrodinâmico) é desprezível.(2 votos)
- De onde ele tirou que V² = 200?(0 votos)
- Sr. Kelvin Braga Fernandes, Foi realizado o princípio da conservação de energia mecânica, onde neste problema simples pode-se resolver com a Equação de Torricelli, onde a massa é 1kg e Altura do local onde foi lançada é de 10m.
Porém o problema pede pela lei de conservação de energia onde a Energia Mecânica Inicial e Igual a Final desprezando o Atrito.
Sol:
Emi=Emf
sendo assim,
mgh=1/2mv², a energia inicial é a potencial gravitacional e a Final é a cinética pois com a massa em movimento adquiri uma velocidade.
sendo assim, cancelando as massas de ambos os lados,
gh=1/2v²
multiplica de ambos os lados por 2,
2gh=v²
2*(10m/s²)*(10m)=v²
sendo assim,
200m²/s²=v²
14,14m/s=v
Espero ter ajudado...(3 votos)
Transcrição de vídeo
RKA11E - Bem vindos de volta. No fim do último vídeo, eu deixei vocês com um pouco de dúvida. Tínhamos uma situação onde
tínhamos um objeto de 1 quilograma, e esse é o objeto de um quilograma que
eu desenhei mais limpo neste vídeo. Esse é de 1 kg. Estamos na terra, e eu preciso mencionar isso porque a gravidade é diferente de planeta para planeta. Mas como mencionei,
estou segurando o objeto. Vamos dizer que eu estou
segurando a 10 metros acima do chão. Então, essa distância ou essa altura é de 10 metros.
E vamos supor que a aceleração da gravidade, que também escrevemos apenas como "g", seja de apenas 10 m/s².
É só a simplicidade da matemática ao invés de 9,8. Então, o que aprendemos no último vídeo é que a energia potencial nessa situação, a energia potencial é igual a "m × g × h" é igual à massa de 1 quilograma, vezes a aceleração da gravidade que é 10 m/s². Bom, agora não vou escrever as unidades só
para economizar um pouquinho de tempo. Embora você deve fazer isso
quando for fazê-lo no seu teste. Então, a altura é de 10 metros,
e as unidades se você as descobrir, são em metros, newton ou joules,
e portanto, é igual a 100 J. Essa energia potencial quando
estou segurando ali em cima. E eu te perguntei:
"Bem, quando eu solto o que acontece?" O bloco obviamente começar a cair e não apenas
vai cair, ele vai começar a acelerar, ele vai começar a acelerar em direção
ao chão em 10 m/s², aproximadamente. Deixe-me desenhar isso
em marrom para o chão. Antes do objeto atingir o chão ou no momento que ele atinge o chão, qual será a energia potencial do objeto? Bem, ele não tem altura, certo?
A energia potencial é "m", "g", "h". A massa e a aceleração da gravidade
permanecem iguais, mas a altura é zero. Todas elas são multiplicadas uma pela outra, logo aqui embaixo, a energia potencial será igual a zero. E eu lhe disse no último vídeo, que nós temos a lei de conservação de energia, que a energia conservada, ela não pode ser criada ou destruída, ela só
pode ser convertida de uma forma para outra. Mas eu estou lhe mostrando, esse objeto tinha 100J de energia, ou nesse caso energia potencial gravitacional. E aqui embaixo não tem energia nenhuma, ou pelo menos não tem energia potencial gravitacional. E essa é a chave, essa energia potencial gravitacional foi convertida em outra coisa, e essa outra
coisa em que foi convertida é energia cinética. Nesse caso, uma vez que ela não tem energia
potencial, toda essa energia potencial anterior, todos esses 100J que ela tem aqui em cima,
agora vai ser convertida em energia cinética. E podemos usar essa informação para descobrir a sua velocidade um pouco antes que ele atinge o chão. Como fazemos isso?
Qual é a fórmula para a energia cinética? Resolvemos isso a dois vídeos atrás,
eu espero que não seja muito mistério para você. É uma boa coisa para mencionar, mas
também é bom saber como a obtemos e ir dois vídeos para trás,
se você se esqueceu. Então, primeiro sabemos que toda a energia potencial foi convertida em energia cinética. Tínhamos 100J de energia potencial, ainda vamos ter 100J, mas agora toda ela será energia cinética. E energia cinética é 1/2 mv². Então sabemos que 1/2 mv² ou energia cinética,
agora vai ser igual a 100J. E qual é a massa? A massa é 1.
Podemos resolver o "v" agora. 1/2 v² = 100J. E v² = 200. Então, obtemos que v=√200
que é 14 e alguma coisa. A gente consegue ter um número exato. Vamos ver, a √200,
aproximadamente 14,1. A velocidade vai ser 14,1 m/s para baixo,
pouco antes do objeto tocar o chão, pouco antes de ele tocar o chão.
E você poderia dizer: "Bem, professor, isso é legal e tudo mais,
aprendemos um pouco sobre energia. Eu poderia ter resolvido isso tudo apenas
usando as suas fórmulas da cinemática. Então qual é a ideia de se acrescentar
esses conceitos de energia?" Eu vou mostrar para você agora. Vamos dizer então, que tenho o mesmo objeto de 1 kg aqui em cima, e que ele está há 10 metros no ar. Mas eu vou mudar as coisas um pouco. Deixe-me ver se eu consigo apagar
tudo isso com competência. Não é isso que eu queria fazer. Ok, aí vamos. Eu estou tentando o que eu posso
para pagar isso tudo isso. Ok, então eu tenho o mesmo objeto, e ele ainda está a 10 metros no ar, vou escrever isso no segundo. Ainda estou segurando ele ali, e ainda vou deixá-lo cair. Mas uma coisa interessante vai acontecer, ao invés de ir direto para baixo, ele na verdade vai cair, vai cair em cima desta rampa de gelo. O gelo tem protuberâncias nele. Essa é a parte de baixo, este aqui
embaixo chão, esse é o chão. Então, o que vai acontecer dessa vez? Eu ainda estou a 10 metros no ar, então deixe-me desenhar isso. Isso ainda é 10 metros. Bom, eu devo trocar de cores para que nem tudo seja gelo. Então, isso ainda é 10 metros, mas ao invés de o
objeto descer direto agora, ele vai descer aqui e em seguida começar a
deslizar ao longo desta colina. Então, nesse ponto, ele vai ficar
bem rápido na direção horizontal. E neste momento, não
sabemos o quão rápido. E apenas usando nossa fórmula cinemática, isso teria sido uma forma realmente difícil, e isso teria sido realmente difícil, quero
dizer, você poderia ter tentado isso e teria precisado de usar um pouco de cálculo,
porque o ângulo do declive muda continuamente. Nós nem sabíamos qual a
fórmula para o ângulo do declive. Você teria que quebrá-la em vetores, e esse teria sido um problema quase impossível de solucionar. Mas usando energia, podemos realmente descobrir
qual é a velocidade desse objeto nesse ponto. E usamos a mesma ideia, aqui
temos 100J de energia potencial. Acabamos de descobrir isso. Aqui em
baixo, qual é a altura acima do chão? Bem, a altura é zero, então toda
a energia potencial desapareceu. E tal como na situação anterior, toda energia
potencial é convertida agora em energia cinética. E essa energia cinética vai ser igual a que?
Bom, vai ser igual a energia potencial inicial. Então, aqui a energia cinética é
igual a 100J, e isso é igual a 1/2 mv², igual ao que já tínhamos resolvido. E se você resolver o "v", a massa de 1 kg, assim a velocidade na direção horizontal será... Se resolver o 14,1 m/s. Ao invés de descer direto, ele estará
indo na horizontal, para a direita. E o motivo pelo qual disse que era gelo,
é porque queria que isso não tivesse atrito, não queria que tivesse nenhuma energia perdida
em forma de calor, ou coisa parecida. Você poderia dizer: "Ok, Sal. Isso é interessante, e
você conseguiu o mesmo número para a velocidade que se eu tivesse derrubado o objeto diretamente
para baixo, e isso é interessante, mas o que mais isso pode fazer por mim?" E é aí que é realmente legal. Eu não apenas consigo descobrir a velocidade
quando toda a energia potencial desapareceu, mas a velocidade de qualquer ponto, isso é
fascinante ao longo desse escorregador, Digamos então que quando a caixa está deslizando aqui para baixo, vamos dizer que a caixa está nesse ponto. Ela muda de cor também enquanto cai. Então essa é a caixa de 1 kg, certo?
Ela cai, e desliza aqui para baixo. Vamos dizer que nesse ponto,
sua altura acima do chão é de 5 m. Então, qual é a energia potencial aqui?
Vamos escrever alguma coisa. Toda energia é conservada, certo? Assim, a energia potencial inicial mais a energia cinética inicial é igual a energia potencial final mais a energia cinética final. E eu só estou dizendo que a energia é conservada aqui. Aqui em cima, qual é a energia total no sistema? Bem, a energia potencial é 100, e a energia cinética é zero porque está parada e eu não a derrubei. Eu ainda não soltei, ela simplesmente está parada. Então a energia inicial será igual a 100J. Isso é porque isto é zero, e isto é 100,
assim a energia inicial é de 100J. Nesse ponto bem aqui, qual é a energia potencial?
Bem, estamos a 5 metros acima. Então massa vezes gravidade vezes altura. Mas é um vezes gravidade, 10 m/s²
vezes altura, vezes 5. Então é 50J. Essa é a nossa energia potencial nesse ponto. Então, devemos ter um pouco de
energia cinética com a velocidade indo aproximadamente nessa direção mais
a nossa energia cinética nesse ponto. E sabemos que nenhum energia foi
destruída, ela é apenas convertida. Então, sabemos que a energia total
ainda tem que ser de 100J. Essencialmente, o que aconteceu? Se resolvermos isso é muito fácil. Subtrai 50 de
ambos os lados, e sabemos que a energia cinética agora também será igual a 50J. Bom, então o que aconteceu? No meio da descida, essencialmente metade da energia potencial foi convertida em energia cinética. Podemos usar essa informação, que a energia cinética é de 50J, para descobrir a velocidade nesse ponto. 1/2 mv² = 50. A massa é 1. Multiplique ambos os lados por dois,
você tem v²=100. A velocidade é de 10 m/s, ao longo
desse escorregador louco de gelo. E isso é uma coisa que eu teria desafiado você a resolver, usando formas cinemática tradicionais. Especialmente considerando que não sabemos muito sobre esse escorregador. E mesmo se resolvêssemos, isso teria
sido 1 milhão de vezes mais difícil do que usar a lei de conservação de
energia, para perceber que nesse ponto, metade da energia potencial é agora energia cinética, e está indo ao longo da direção do escorregador. Bom, vejo você no próximo vídeo. Até lá!