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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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Energia térmica de atrito
Neste vídeo David mostra como achar a energia gerada pela força de atrito e resolve um exemplo de problema de conservação da energia envolvendo energia térmica. Versão original criada por David SantoPietro.
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- Emfoi esquecido 1/2 na fórmula, mas mesmo assim não prejudicou o entendimento. 5:37(7 votos)
- Uau! Um pouco mais complexo este conteúdo, assimilando.(5 votos)
- Qual a fórmula da energia térmica?(4 votos)
- Para gás ideal monoatômico será Et = (3/2) nRT
n número de mols
R constante universal dos gases ideais
T temperatura em Kelvin.
A Energia média por molécula é
Etm = (3/2) kT
k constante de Boltzmann(1 voto)
- Não seria d=v^2/(2*μc*g), ao invés de d=v^2/(μc*g)?(1 voto)
- o que aconteceria com as energias caso o plano possuísse atrito?(1 voto)
- é a força de atrito externa subtrai o sistema ?(1 voto)
Transcrição de vídeo
[LEGENDA AUTOMÁTICA] temos um pingüim que adora deslizar no
gelo mas uma das preocupações dele é porque que ele começa quando até na
velocidade e depois não continua com essa velocidade ou seja ele para porque
ele passa daqui até aqui e quando chega aqui eles simplesmente para ele não está
sabendo muito de física mas ele sabe que alguma coisa deve fazê lo parar bem nós
sabemos que inicialmente ele tem uma certa energia cinética
vamos chamar de energia cinética inicial pois ele tem velocidade e tem massa ou
seja a energia cinética dele vai ser um meio de m v ao quadrado
no final ele para como ele não tem altura a energia cinética final dele vai
ser igual a zero então o que aconteceu podemos pensar de duas formas podemos
pensar que ele tem uma energia cinética inicial e alguma coisa externa mente a
ele vamos chamar de trabalho externo a ele
fez com que diminuísse a velocidade até parar
se examinarmos dessa forma como um trabalho externo
nós não queremos saber o que acontece no corpo externo ao sistema mas sabemos que
foi a força de atrito que fez ele parar então o trabalho da força externa foi a
vossa de atrito cinética no caso do desmatamento ora se ele está indo nessa direção
ele está parando significa que a força de atrito contrária ao movimento
ou seja há um ano pra cá detecta esse ângulo teta vai ser de quanto vai ser de
180 graus ou seja você tem o trabalho da força
externa vai ser a força de atrito é de 180 e como vocês 180 é menos um
você tem que o trabalho da força externa nesse caso vai ser - a força de atrito
genético vezes o deslocamento sabemos que a força de atrito depende do
coeficiente de atrito então você tem que a força de atrito cinético vai ser o
coeficiente de atrito cinético vezes a força normal ora mas quem é a força
normal a força normal é a força que não dê se ele entrar no plano então você tem
a força normal e que nesse caso está coincidindo com o seu próprio peso pois
ele está no plano e você tem uma força para baixo que a força gravitacional que
puxa terra e à terra puxa ele ou seja as a reação não é a força normal
com a força gravitacional não não é a vossa gravitacional puxa
terra ea terra puxa eo pingüim só que no meio do caminho tem o gelo
então o gelo não deixe passar está empurrando o gelo com a mesma força
gravitacional então gravitacional nesse caso igual ao normal que é igual à
mg então nós temos que a força normal nesse
caso vai coincidir com a força gravitacional numericamente normal com
força gravitacional então temos que a força de atrito dele
cinético vai ser o coeficiente de atrito cinético vezes a força normal que mg
então se o trabalho externo sistema é menos a força de atrito vezes o
deslocamento nós temos que a energia cinética dele
inicial + - a força que é o coeficiente de atrito vezes a massa dele
vezes g1 vezes o deslocamento vai ser igual a zero
então nós temos que a energia cinética inicial dele vai ser o coeficiente de
atrito vezes a massa dele vezes aceleração da gravidade vezes o
deslocamento a energia cinética dele é um meio de mv o quadrado ou seja se a
energia cinética ea massa vezes a velocidade o quadrado sobre dois nós
vamos ter que o coeficiente de atrito cinético vezes a massa vezes a gravidade
é quem está pagando ele veja se nós queremos saber a distância
qual é a distância que ele percorre até parar nós vemos por aqui que a distância
não vai depender da massa à distância quando a gente calcular vai ficar de um
quadrado / coeficiente de atrito dividido pela gravidade essa é a
distância de distância dele massa dele se você tiver um carro com muita massa
um carro com pouca massa não depende da massa
para ele o deslocamento se você tiver um pneu fino lago sendo igual ao dos dois
pneus não depende do deslocamento na frenagem não depende da massa e não
depende da assinatura do pneu apenas do coeficiente quanto menor coeficiente que
é inversamente proporcional maior deslocamento
quanto maior coeficiente de atrito menor deslocamento são inversamente
proporcionais e quanto maior gravidade do local
o menor vai ser o deslocamento pois vai aumentar uma vez que a força de atrito
nesse caso aqui depende da aceleração da gravidade
nesse caso especificamente a gravidade é um caso que não vai
depender da aceleração da gravidade não o atrito em si mas o quanto ele vai
deslizar parar vamos ver isso no próximo exemplo mas depende também da velocidade
quanto mais velocidade é levado ao quadrado
ele percorre uma distância maior agora é interessante notar que essa
força de atrito ela pode ser não externa ao sistema mas pode ser interna ao
sistema então ela em vez de subtrair ela vai somar
senão vejamos você tem a energia não votar de outra cor
você tem a energia cinética inicial você não tem nenhum trabalho externo
porque tudo pertence ao sistema você vai ter a energia cinética final
ora sabe que a energia cinética inicial é grande ele tem uma velocidade então
ele tem um meio de mp ao quadrado você sabe que essa energia cinética
final é zero então aí vai ser igual a zero
então vai ser igual mais alguma coisa o que aconteceu na hora que ele estava
deslizando ele estava esquentando as costas esquentando o gelo estava
derretendo gelo ou seja houve aumento na energia térmica
esse aumento da energia térmica foi provocado por quem pelo atrito ou seja a
variação da energia térmica é igual ao trabalho da força de atrito então o
trabalho da força de atrito nesse caso ele não é negativo esse trabalho ele
está aumentando a temperatura como se vocês pregar suas mãos por exemplo na
hora que você esfrega suas mãos você aumenta a temperatura das suas mãos
então na realidade esse trabalho é um trabalho que está fazendo com que a
temperatura aumente e está fazendo isso dentro do sistema é importante perceber
quando uma coisa externa ao sistema então no caso a força de atrito é
externa ao sistema ele está retirando energia do sistema mas aquele não está
retirando os dias se eu não a região do sistema continua
mesmo porque a energia cinética do sistema se transformou em energia
térmica do próprio sistema bem vamos ver outro exemplo aqui nós
temos nosso pinguim deslizando sobre uma superfície sem atrito e depois quando
ele chega nessa parte plana existe um coeficiente de atrito de 02 que faz ele
parar ao final de uma certa distância podemos
calcular a distância é essa podemos analisar o atrito como uma força
externa então ele tem uma energia inicial que não do repouso aqui de cima
ele parte do repouso mais um trabalho externo que vai reduzir sua velocidade a
0 e vai ter energia final 00 altura aqui então qual a energia que ele tem aqui em
cima a energia que ele tem aqui em cima depende de que depende da massa dele
depende da gravidade da terra na altura km h é energia potencial gravitacional
que ele tem em cima quando ele está sem atrito toda energia potencial dele em
outro tipo de energia quando chega nesse ponto ele tem total
energia cinética mas quer a mesma mgh ou seja é o mesmo valor da energia
potencial gravitacional em cima pois ele não perdeu nenhuma energia quando estava
descansando quando ele chega aqui embaixo ele começa a perder energia ou
seja ele vai ter um trabalho da força de atrito é a força de atrito cinético
vezes o deslocamento isso tudo vai resultar zero pois aqui
ele não tem velocidade a velocidade dele aqui é zero a velocidade zero e também
não têm altura altura dele vai ser a força de atrito cinético nós já vimos
que depende do coeficiente de atrito como ele está no plano aqui vai ser a
força normal vezes a força normal que é a massa vezes a aceleração da gravidade
agora veja que coisa interessante aqui você tem massa vezes aceleração da
gravidade vezes altura - vezes então podemos definir que vezes a massa vai
ser igual à altura neste caso aqui o deslocamento dele não vai depender da
massa do local pois quanto maior a aceleração do local maior e energia
potencial gravitacional dele tem mais energia potencial gravitacional pois ele
tem mais potencial ele tem que ter a massa também só que quando chega aqui em
baixo a voz normal depende de dois fatores depende da nossa
e muito grande muito grande muito grande é normal também vai ser muito grande
então uma coisa compensa a outra ou seja você aumentou a força normal você
aumenta diretamente proporcional à força de atrito então o deslocamento que ele
vai ter vai depender apenas da altura sobre o coeficientes de atrito no caso
aqui o médico então a distância que vai percorrer vai ser quanto
quatro metros que é a altura dele quatro metros / 0,2 o que dá 20 metros
independentemente se ele tiver na lua na terra ou em qualquer outro lugar que
tenha gravidade