A energia cinética é a energia que um objeto possui quando ele se move. A fórmula da energia cinética está intimamente relacionada à energia potencial e à energia mecânica.
Nesta discussão, irei fornecer uma explicação da energia cinética, juntamente com o contexto e exemplos do problema, para que seja mais fácil de entender ...
… Como a discussão sobre energia cinética aparece com muita frequência em materiais de física do ensino fundamental e médio, ela também aparece com frequência nas questões da ONU (Exame Nacional).
Definição de Energia
Energia é uma medida da capacidade de trabalhar.
Portanto, em cada atividade, seja empurrar uma mesa, levantar coisas, correr, você precisa de energia.
Existem muitos tipos de energia, e o principal é
- Energia cinética
- Energia potencial
A combinação de energia cinética e energia potencial também é chamada de energia mecânica
Energia cinética
A energia cinética é a energia possuída por um objeto em movimento.
A palavra cinética vem da palavra grega kinetikos, que significa mover. Portanto, a partir disso, todos os objetos em movimento, é claro, têm energia cinética.
O valor da energia cinética está intimamente relacionado com a massa e velocidade do objeto. A quantidade de energia cinética é diretamente proporcional à magnitude da massa e é proporcional ao quadrado da velocidade do objeto.
Um objeto com grande massa e velocidade deve ter uma grande energia cinética ao se mover. Vice-versa, objetos cuja massa e velocidade são pequenas, sua energia cinética também é pequena.
Exemplos de energia cinética são caminhões que se movem, quando você corre, e vários outros movimentos.
Outro exemplo que você pode observar quando joga pedras. A pedra que você está jogando deve ter velocidade e, portanto, energia cinética. Você pode ver a energia cinética desta rocha quando atinge o alvo à sua frente.
Energia potencial
Energia potencial é a energia possuída por objetos por causa de sua posição ou posição.
Em contraste com a energia cinética, que tem uma forma bastante clara, ou seja, quando um objeto está se movendo, a energia potencial não tem uma determinada forma.
Isso ocorre porque a energia potencial é basicamente energia que ainda é potencial ou armazenada na natureza. E só vai sair quando ele mudar de posição.
Um exemplo de energia potencial que você pode encontrar facilmente é a energia potencial de uma mola.
Quando você aperta uma mola, ela tem energia potencial armazenada. É por isso que, quando você solta uma mola, ela pode exercer um impulso.
Isso acontece porque a energia armazenada na forma de energia potencial foi liberada.
Energia mecânica
Energia mecânica é a quantidade total de energia cinética e energia potencial.
A energia mecânica possui certas propriedades únicas, nomeadamente que sob a influência de uma força conservadora, a quantidade de energia mecânica será sempre a mesma, embora os valores da energia potencial e da energia cinética sejam diferentes.
Digamos, por exemplo, uma manga que está madura em uma árvore.
Quando está na árvore, a manga tem energia potencial devido à sua posição, e não tem energia cinética porque é estacionária.
Mas quando a manga está madura e cai, sua energia potencial diminuirá conforme sua posição muda, enquanto sua energia cinética aumenta conforme sua velocidade continua a aumentar.
Você também pode entender a mesma coisa olhando para o exemplo de um caso em uma montanha-russa.
Além disso, nesta discussão, vou me concentrar no tópico da energia cinética.
Leia também: Será que os combustíveis fósseis no mundo acabarão? Aparentemente nãoTipos e fórmulas de energia cinética
A energia cinética existe em vários tipos de acordo com seu movimento, e cada um tem sua própria fórmula de energia cinética.
A seguir estão os tipos
Fórmula de energia cinética (energia cinética translacional)
Esta é a fórmula mais básica para energia cinética. A energia cinética translacional ou a chamada energia cinética é a energia cinética quando os objetos se movem na translação.
E k = ½ xmx v2
Em formação :
m = massa do corpo rígido (kg)
v = velocidade (m / s)
E k = energia cinética (Joule)
Fórmula de energia cinética rotacional
Na verdade, nem todos os objetos se movem em uma transição linear. Existem também objetos que se movem em um movimento circular ou rotacional.
A fórmula da energia cinética para esse tipo de movimento é chamada de fórmula da energia cinética rotacional, e seus valores são diferentes da energia cinética comum.
Os parâmetros na energia cinética rotacional usam o momento de inércia e a velocidade angular, que são escritos na fórmula:
E r = ½ x I x ω2
Em formação :
I = momento de inércia
ω = velocidade angular
Portanto, para calcular a energia cinética rotacional, você precisa primeiro saber o momento de inércia e a velocidade angular do objeto.
Fórmulas de energia cinética relativística
A energia cinética relativística é a energia cinética quando um objeto está se movendo muito rápido.
Por ser tão rápido, os objetos que se movem relativisticamente têm uma velocidade que se aproxima da velocidade da luz.
Na prática, é quase impossível que objetos grandes alcancem essa velocidade. Portanto, essa velocidade muito grande geralmente é alcançada pelas partículas que constituem o átomo.
A fórmula para a energia cinética relativística difere da energia cinética comum porque seu movimento não é mais compatível com a mecânica newtoniana clássica. Portanto, a abordagem é realizada com a teoria da relatividade de Einstein e a fórmula pode ser escrita da seguinte forma
E k = (γ-1) mc2
Onde γ é a constante relativística, c é a velocidade da luz e m é a massa do objeto.
Relação de energia com esforço
Trabalho ou trabalho é a quantidade de energia exercida por uma força sobre objetos ou objetos que sofrem deslocamento.
Trabalho ou trabalho é definido como o produto da distância percorrida pela força na direção do deslocamento.
Expresso no formulário
W = Fs
Onde W = Trabalho (Joule), F = Força (N), es = Distância (m).
Observe a figura a seguir para entender melhor o conceito do negócio.
O valor do trabalho pode ser positivo ou negativo dependendo da direção da força com a qual é deslocado.
Se a força exercida sobre o objeto estiver na direção oposta ao seu deslocamento, então o trabalho exercido é negativo.
Se a força aplicada estiver na mesma direção do deslocamento, o objeto está fazendo um trabalho positivo.
Se a força aplicada formar um ângulo, o valor de trabalho será calculado apenas com base na força na direção do movimento do objeto.
O trabalho está intimamente relacionado à energia cinética.
O valor do trabalho é igual à variação da energia cinética.
Isso é denotado como:
W = ΔE k = 1/2 m (v 2 2 -v 1 2)
Onde W = trabalho, = mudança na energia cinética, m = massa do objeto, v 2 2 = velocidade final ev 1 2 = velocidade inicial.
Exemplos de aplicação do conceito de energia na vida cotidiana
Exemplos de aplicação de energia potencial, nomeadamente
- O princípio de funcionamento da catapulta
Na catapulta, há uma borracha ou mola que funciona como lançador de pedras ou bala de brinquedo. Borracha ou mola que é puxada e mantida tem energia potencial. Se a borracha ou mola for liberada, a energia potencial se transformará em energia cinética
- O princípio de funcionamento da energia hidrelétrica
O princípio utilizado é quase o mesmo, nomeadamente aumentando o potencial gravitacional da água recolhida.
Exemplos de aplicação de energia cinética são:
- O coco em movimento caiu da árvore
Nesse caso, o coco está se movendo, ou seja, tem energia cinética. O impacto dessa energia também pode ser percebido quando o coco dá um baque no chão.
- Chutando a bola
Se você gosta de jogar futebol, deve chutar muito também.
Chutar uma bola é um exemplo de aplicação da relação entre energia cinética e trabalho. Você chuta a bola com o pé, o que significa que está trabalhando na bola. A bola então converte esse esforço em energia cinética para que possa se mover rapidamente.
Leia também: A Central de Energia Caci Maki Netizen (PLTCMN) é uma ideia muito ruimUm exemplo de um problema de energia cinética
Exemplo de problema de energia cinética 1
Um carro com massa de 500 kg está viajando a uma velocidade de 25 m / s. Calcule a energia cinética do carro nessa velocidade! O que acontecerá se o carro travar repentinamente?
Conhecido:
Massa do carro (m) = 500 kg
Velocidade do carro (v) = 25 m / s
Perguntou:
Energia cinética e eventos se o carro travar repentinamente
Responda:
A energia cinética de um carro sedan pode ser calculada da seguinte forma:
Ek = 1/2. m v2
Ek = 1/2. 500. (25) 2
Ek = 156.250 Joules
Quando o carro freia, o carro pára. A energia cinética será transformada em energia térmica e sonora gerada pelo atrito entre os freios e os eixos e os pneus na estrada.
Exemplo de problema de energia cinética 2
Um jipe tem energia cinética de 560.000 Joules. Se o carro tem uma massa de 800 kg, a velocidade do jipe é ...
Conhecido:
Energia cinética (Ek) = 560.000 Joule
Massa do carro (m) = 800 kg
Perguntou:
Velocidade do carro (v)?
Responda:
Ek = 1/2. m v2
v = √ 2 x Ek / m
v = √ 2 x 560.000 / 800
v = 37,42 m / s
Portanto, a velocidade do jipe é 37,42 m / s
Problema de Exemplo 3 Energia Cinética e Trabalho
Um bloco com uma massa de 5 kg desliza sobre a superfície a uma velocidade de 2,5 m / s. Algum tempo depois, o bloco estava viajando a uma velocidade de 3,5 m / s. Qual é o trabalho total realizado no bloco durante esse tempo?
Conhecido:
Massa do objeto = 5 kg
A velocidade do objeto original (V1) = 2,5 m / s
A velocidade do objeto final (V2) = 3,5 m / s
Perguntou:
O trabalho total realizado no objeto?
Responda:
W = ΔE k
W = 1/2 m (v 2 2-v 1 2)
W = 1/2 (5) ((3,5) 2- (2,5) 2)
W = 15 Joules
Portanto, o trabalho total aplicado ao objeto é de 15 Joules.
Exemplo de problema 4 Energia Mecânica
Uma maçã com massa de 300 gramas cai do poho a uma altura de 10 metros. Se a magnitude da gravidade (g) = 10 m / s2, calcule a energia mecânica nas maçãs!
Conhecido:
- massa do objeto: 300 gramas (0,3 kg)
- gravidade g = 10 m / s2
- altura h = 10 m
Perguntou:
Maçãs de energia mecânica (Em)?
Responda:
Se o objeto cai e a velocidade é desconhecida, então a energia cinética (Ek) é considerada zero (Ek = 0)
Em = Ep + Ek
Em = Ep + 0
Em = Ep
Em = mgh
Em = 0,3 kg. 10,10
Em = 30 joules
Conclusão
A energia mecânica possuída pela maçã caída é de 30 joules.
Exemplo de Problema 5 Energia Mecânica
Um livro de 1 kg caiu do prédio. Quando cai no solo, a velocidade do livro é de 20 m / s. Qual é a altura do prédio onde o livro caiu se o valor de g = 10 m / s2?
Conhecido
- massa m = 1 kg
- velocidade v = 20 m / s
- gravidade g = 10 m / s2
Perguntou
Altura do edifício (h)
Responda
Em1 = Em2
Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2
m1.g.h1 + 1/2 m1.v12 = m1.g.h2 + 1/2 m1.v22
Ep = máximo
Ek1 = 0 (porque o livro ainda não foi movido
Ep2 = 0 (porque o livro já está no chão e não tem altura)
Ek2 = máximo
m1.g.h1 + 0 = 0 + 1/2 m1.v 2 2
1 x 10 xh = 1/2 x 1 x (20) 2
10 xh = 200
h = 200/10
h = 20 metros.
Conclusão
Portanto, a altura do prédio onde o livro caiu é de 20 metros.
Exemplo de problema 6 Encontre a velocidade se a energia cinética for conhecida
Qual é a velocidade de um objeto com massa de 30 kg e energia cinética de 500 J?
EK = 1/2 x mv2
500 = 1/2 x 30 x v2
500 = 1/2 x 30 x v2
v2 = 33,3
v = 5,77 m / s
Exemplo de problema 7 Encontre a massa se a energia cinética for conhecida
Qual é a massa de um objeto com energia cinética de 100 J e velocidade de 5 m / s?
EK = 0,5 x mv2
100 J = 0,5 xmx 52
m = 8 kg
Daí a discussão sobre a fórmula da energia cinética desta vez. Espero que esta discussão seja útil e você possa entendê-la.
Você também pode ler vários resumos de outros materiais escolares em Saintif.
Referência
- O que é energia cinética - Khan Academy
- Energia cinética - sala de aula de física
- Energia cinética, potencial e mecânica | Fórmulas, explicações, exemplos, perguntas - TheGorbalsla.com
- Esforço e Energia - Estúdio de Estudo