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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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Trabalho e energia - problema com atrito
Explore o conceito de conservação de energia com uma reviravolta: a introdução do atrito! Aprenda como a energia nem sempre é totalmente conservada devido a forças não conservativas, como o atrito. Entenda como a energia potencial se converte em energia cinética e como o atrito impacta essa transformação. Versão original criada por Sal Khan.
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- Porque vcs simplismente traduziram a aula em ingles? Seria bem melhor fazer uma "nova" aula com o mesmo conteudo mas com alguem que entenda bem o que esta falando e que consiga explicar na linguagem traduzida.(6 votos)
- é verdade. Seria bem melhor, também precisa melhorar a letra. Nunca economize espaço...(2 votos)
- Eu acredito que ele errou emao escrever que a força de atrito tem um Trabalho 7:48
T = F.d ==> T = 60 . 500, estaria correto se não houvesse declive, ele calculou como se estivesse em um lugar plano, o correto seria
T = F.d.cosθ ==> T = 60.500.cos175º
Coloquei 175º por que ele orientou o esquema como o eixo 0 trocado, o sistema está virado para o lado de 180º, por isso coloquei esse valor
Me corrijam por favor se eu estiver errado(3 votos)- No plano inclinado com 𝚹 em relação à horizontal, a força peso tem que ser decomposta! Temos *P sen 𝚹* paralelo ao plano inclinado, que faz os corpos descerem o plano, e temos *P cos 𝚹* perpendicular ao plano inclinado, que é anulado pela força normal (força de apoio).
No entanto, a força de atrito continua sendo Fat = μ . N, sem termos que decompor Fat, que é paralela ao piso. Ocorre que N = P cos 𝚹 ...
O trabalho W = F . d. cos 𝚹, para a força de atrito no plano inclinado será W = - Fat . d, já que cos 180º = -1!, Mas fica somente W = Fat . d . cos 180º, então em T = F.d ==> T = 60 . 500 faltaria apenas o sinal negativo! (não vi o vídeo...) bons estudos!(2 votos)
- como fazer uma conta em jaules?(2 votos)
- Tenha em mente que 1 caloria = 4,18 jaule.
e que 1 Watt = 1 Jaule/segundo
Espero que seja essa a sua duvida!(2 votos)
- A didática perfeita mais, a qualidade do vídeo está muito baixa. Dai na hora de fazer aquela revisão do que ele esta falando, não entendo mais nada. As letras e números ficam um emboleiro so!(2 votos)
- o que é intensidade máxima da força de resistência do ar? o objeto está em queda livre.(1 voto)
- seria a resistência aplicada pelo ar em relação ao seu objeto, diminuindo a velocidade dele(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA9C Bem-vindos de volta! Vou fazer outro
problema de conservação de energia e, desta vez, eu vou adicionar outra mudança drástica. Até o momento, em tudo que venho fazendo,
a energia era conservada pela lei de conservação. Agora, eu vou apresentá-lo a um problema
que tem um pouco de atrito, e veremos que parte dessa energia
é perdida por atrito. Bem, para onde essa energia vai? Eu peguei esse problema do site
da Universidade de Oregon, "zebu.uoregon.edu", eu só quero ter certeza que eles recebam o crédito. Eles dizem que uma bicicleta
e um ciclista de 90 quilos... A bicicleta e o ciclista de 90 quilos,
combinados, têm 90 quilogramas. Vamos apenas dizer que a massa
é de 90 quilogramas. Partindo do repouso, ao topo do morro,
ao longo de 500 metros. Ok, eu acho que eles querem dizer
que o morro é alguma coisa assim. Se esse é o morro, a hipotenusa aqui
tem 500 metros de comprimento, então, o comprimento disso é 500 metros. Um morro de 500 metros de comprimento
com um declive de 5 graus. E podemos visualizá-lo como uma cunha,
como fizemos em outros problemas. Lá vamos nós, então! Isso está bem reto, ok. "Assumindo uma força média de atrito
de 60 newtons...", eles estão nos dizendo o coeficiente de atrito, então, temos que descobrir a força normal
e tudo isso. Eles estão apenas nos dizendo qual é o arrasto de atrito ou o quanto realmente o atrito está agindo contra o movimento desse ciclista. Poderíamos pensar um pouco
de onde esse atrito está vindo. Então, a força de atrito é igual a 60 newtons e, claro, vai estar indo contra o movimento dele ou dela. E a pergunta nos pede para achar a velocidade
do ciclista na base do morro. Então, o ciclista parte daqui
Estava parado. Este é o ciclista.
Veja o meu desenho habilidoso do ciclista! E precisamos descobrir a velocidade na parte de baixo. Isso, até certo ponto, é um problema
de energia potencial. É, definitivamente, um problema
de conservação de energia mecânica. Vamos descobrir qual é a energia do sistema
quando o ciclista parte. Ele parte do topo do morro, então, definitivamente, há alguma energia potencial. E ele está parado, então, não existe energia cinética. Assim, toda a energia é potencial. E qual é a energia potencial? Bem, a energia potencial é igual à massa vezes
a aceleração da gravidade vezes altura, certo? Isso é igual...
Se a massa é de 90 e a aceleração da gravidade é de
9,8 metros por segundo ao quadrado... Aqui nós vamos ter que usar
um pouquinho de trigonometria. Precisamos descobrir este lado desse triângulo... se você considerar toda esta coisa
um triângulo. Vamos ver, então. Queremos descobrir o cateto oposto, sabemos
a hipotenusa e sabemos este ângulo aqui. Então, o seno desse ângulo é igual ao
cateto oposto sobre a hipotenusa, seno é o cateto oposto sobre a hipotenusa. Sabemos qual é a altura. Deixe-me fazer um pouco de trabalho aqui, sabemos que o seno de 5 graus
é igual à altura sobre 500. Ou que a altura é igual a 500 cosseno de 5 graus. Eu calculei o seno de 5 graus antes do tempo,
deixe-me garantir que ainda o tenho. Isso é porque eu não tinha
minha calculadora comigo hoje, mas você pode fazer isso sozinho. Assim, isto é igual a 500,
e o seno de 5 graus é 0,087. Então, quando você multiplica esses, o que obtém? Eu estou usando a calculadora do Google na verdade. 500 vezes seno, você tem 43,6.
Portanto, isto é igual a 43,6. Então, a altura do morro é de 43,6 metros. Temos massa vezes a aceleração da gravidade,
vezes altura, ou seja, vezes 43,6. E eu, então, posso usar apenas
a minha calculadora comum, porque eu já não tenho mais que
descobrir funções trigonométricas. Assim, 90,
você pode ver a coisa toda, vezes 9,8, vezes 46,3 é igual a, vamos ver,
aproximadamente 38.455. Portanto, isto é igual a 38.455 joules
ou newton metros. Isso é energia potencial. Então, na base do morro,
tudo isso se converte em... Talvez devesse colocar isso como uma pergunta. Será que tudo isso, então,
se converte em energia cinética? Quase. Temos uma força de atrito aqui,
e você pode ver o atrito como algo que consome energia mecânica. Essas são chamadas de forças não conservativas, porque quando você tem essas forças em jogo,
toda a energia não é conservada. Portanto, uma maneira de pensar sobre isso é que a energia, vamos apenas
chamá-la de energia total... Vamos dizer que a energia total inicial,
deixe-me escrever: energia inicial é igual à energia perdida no atrito..." Eu deveria ter escrito apenas letras. "...a partir do atrito, mais energia final." Portanto, sabemos qual é a energia
inicial nesse sistema. Esta é a energia potencial desse ciclista,
é aproximadamente 38,5 quilojoules ou 38.500 joules aproximadamente. Vamos descobrir a energia perdida a partir do atrito. E a energia perdida a partir do atrito
é o trabalho negativo que o atrito faz. E o trabalho negativo significa:
bem, o ciclista está se movendo 500 metros nesta direção.
Assim, a distância é de 500 metros. Mas o atrito não está agindo
na mesma direção da distância: o tempo todo, o atrito está agindo
contra a distância, então, quando a força está indo na direção oposta
da distância, seu trabalho é negativo. Outra maneira de pensar sobre este problema
é que a energia inicial é igual a... Você poderia dizer a energia inicial mais
o trabalho negativo do atrito, certo? Se dissermos que esta é uma grandeza negativa, então, isto é igual a energia final. Aqui, eu peguei o atrito e
o coloquei no outro lado, porque eu disse que isso será
uma grandeza negativa no sistema. Você deve sempre ter certeza de que,
se você tiver atrito no sistema, sua energia final é menor do que sua energia inicial. Nossa energia inicial é 38,5 quilojoules. Qual é o trabalho negativo
que o atrito está fazendo? É de 500 metros. Por todos os 500 metros,
ele está puxando para trás ou brecando o ciclista com uma força de 60 newtons. Força vezes distância.
Então, é menos 60 newtons, porque está indo na direção oposta do movimento, vezes 500. E isso vai ser igual à energia final, certo? E o que é isso? 60 vezes 500 é 3 mil... Não, é 30 mil, certo? Então, vamos subtrair 30 mil de 38.500. Vamos ver, menos 30... Bom, eu não precisava fazer isso,
poderia ter feito de cabeça. Isso nos dá, então, 8.455 joules. É igual à nossa energia final. E qual é toda a energia final? A esta altura, o ciclista já voltou,
eu acho que, podemos dizer, ao nível do mar, assim, toda a energia agora
vai ser a energia cinética, certo? E qual é a fórmula para energia cinética? É metro vezes velocidade ao quadrado sobre 2. E sabemos o que "m" é: a massa do ciclista é 90, portanto, isto é 90. Assim, se dividirmos ambos os lados, "½ vezes 90",
é 45. Então, 8.455 dividido por 45. Nós temos "V" ao quadrado é igual a 187,9. Vamos tirar a raiz quadrada disso
e teremos velocidade 13,7. Portanto, se tirarmos a raiz quadrada
de ambos os lados, a velocidade será de 13,7. Eu sei que você não consegue ler isto:
é 3,7 metros por segundo. E este foi um problema
um pouquinho mais interessante, porque aqui a energia não foi totalmente conservada, parte de energia foi consumida pelo atrito. Essa energia simplesmente não desaparece do nada. Na verdade, ela foi transformada em calor. E faz sentido: se você escorregasse
em um escorregador de lixa, suas calças estariam muito quentes no momento
em que você chegasse a base dele. Mas o atrito disto...
De onde o atrito veio? Poderia ter vindo da engrenagem das bicicletas,
por exemplo. Poderia ter vindo do vento. Talvez a bicicleta tenha derrapado um pouco enquanto descia, eu não sei. Mas eu espero que tenha achado isso
um pouco interessante. Agora você pode não só trabalhar
com conservação de energia mecânica, como também pode trabalhar com problemas
em que há um pouco de atrito envolvido também. Enfim, vejo você no próximo vídeo!