Não existe uma definição do que é energia, mas sabemos que a sua existência possibilita a execução de trabalho. A energia armazenada nos alimentos, por exemplo, faz com que os órgãos do corpo de uma pessoa funcionem corretamente. Os combustíveis fazem com que os veículos automotores se locomovam. Da mesma forma, a energia elétrica produzida pela bateria faz com que os elétrons dos fios condutores de energia se locomovam. Ao falar de energia é de extrema importância ressaltar o Princípio de Conservação da Energia. Princípio este que, segundo Lavoisier, diz: “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.
Índice
- Exemplos e tipos de transformação de energia
- Vídeos sobre transformação de energia
- Referências
De forma a exemplificar conversões de energia de um modo geral, consideremos uma mola relaxada (figura 1), ou seja, uma mola que não está esticada. Veja:
Para comprimir a mola é necessário um gasto de energia. Assim, aplica-se uma força em uma de suas extremidades, de forma que a mesma se contraia. Dizemos que ao se aplicar a força sobre a mola há a realização de um trabalho. Este trabalho corresponde à energia transferida da pessoa para a mola. A figura 2 representa a mola já comprimida e com uma trava no carrinho, impedindo que o mesmo se liberte.
A mola comprimida armazena energia. Essa energia, porém, só pode ser manifestada ao se retirar a trava do carrinho. A energia armazenada na mola é denominada de Energia Potencial Elástica. Potencial porque pode se manifestar e elástica porque está em um corpo elástico deformado.
Agora, observando a figura 3, percebemos que o carrinho se libertou. Ao ser retirada a trava, a energia potencial que estava armazenada na mola se manifestou, fazendo com que o carrinho adquirisse movimento. Novamente temos a realização de trabalho. Agora esse trabalho corresponde à energia transferida da mola para o carrinho. A energia que o carrinho adquiriu é denominada de Energia Cinética.Energia Cinética: é a energia que está relacionada ao movimento dos corpos.
Energia Potencial (gravitacional, elástica, elétrica, etc.): é a energia que um corpo possui em relação à posição particular que ele ocupa.
Na ausência de atrito, a energia mecânica total de um sistema se conserva, havendo apenas a transformação de energia potencial em energia cinética e vice-versa. Veja:Emec= Ec + Ep
É de grande importância deixar bem claro que o trabalho e as formas de energia são grandezas escalares.Trabalho de uma força
Trabalho é a medida da energia que é transferida para um corpo, em razão da aplicação de uma força ao longo de um deslocamento. Em Física, trabalho é normalmente representado por W(que vem do inglês work) ou mais usadamente a letra grega tau
Trabalho de uma força constante e paralela ao deslocamento: é calculado quando se tem a força sendo aplicada no mesmo sentido do deslocamento. Pode ser calculado da seguinte forma:
Como o ângulo entre a força e o deslocamente é zero faz com que o cosseno deste ângulo seja igual a 1, tornando a expressão equivalente à:
Onde D é o deslocamento sofrido pelo corpo.
Trabalho de uma força constante e não paralela ao deslocamento:
Quando temos a aplicação da força constante e não paralela, como no esquema acima, calculamos o trabalho da seguinte forma:
Onde ? é o ângulo formado entre a força e o deslocamento sofrido pelo corpo.
No SI (Sistema Internacional de Unidades) o trabalho é dado em joule, que é representado pela letra (J) e a força é dada em newton (N). Essa unidade é uma homenagem ao físico britânico James Prescott Joule. No sistema CGS, a unidade de trabalho é o erg= dina x centímetro.
Por Marco Aurélio da Silva
Equipe Brasil Escola
Uma frase muito famosa de Antoine Lavoisier é: “na natureza, nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”. O cientista disse tal frase para se referir à transformação de energia, que é a mudança de energia de uma forma para outra. A seguir, confira mais detalhes sobre essa teoria, além de exemplos, videoaulas e exercícios resolvidos!
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Índice do conteúdo:
- O que é
- Exemplos e tipos
- Videoaulas
A transformação de energia é o fenômeno físico no qual a energia passa de uma forma para outra. Esse processo acontece o tempo todo. Por exemplo, ao bater palmas, você transforma a energia mecânica do movimento de suas mãos em energia sonora e térmica.
Relacionadas
A transformação de energia é um conceito muito comum nas Ciências da Natureza. O fato de a energia ser transformada possibilita a existência de diversas coisas do nosso cotidiano. Desde o carro – que transforma a energia química da combustão da gasolina em energia mecânica – até uma lâmpada – que transforma a energia elétrica em energia luminosa e energia térmica.
Exemplos e tipos de transformação de energia
É impossível listar todas as transformações de energia existentes. Isso acontece porque toda energia conhecida é transformada de alguma forma. Assim, em última instância, pode-se dizer que toda a energia do universo é conservada. Em seguida, confira algumas transformações energéticas comuns no dia a dia.
Motores a combustão
Os motores a combustão, como os que estão presentes na maioria dos carros atuais, transformam energia térmica em energia mecânica. Ou seja, a energia térmica surge a partir da combustão de gasolina, etanol ou diesel. Isso faz com que os pistões do motor se movimentem e transfiram o movimento para as rodas.
Termoelétrica
É a transformação de energia térmica em energia elétrica. Portanto, essa transformação acontece, geralmente, em usinas que usam a queima de carvão como fonte geradora.
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As baterias transformam a energia química em energia elétrica. Assim, a transformação acontece em pilhas comuns, baterias de celular ou computador, células de energia para carros elétricos etc.
Microfone
Os microfones transformam a energia sonora em energia elétrica. Existem diversos tipos de microfones e, consequentemente, a tecnologia que transforma a energia também é diferente.
Caixas de som
É a transformação de energia elétrica em energia sonora. Essa transformação é o caminho inverso do que acontece no microfone. Isto é, energia elétrica é enviada para o alto-falante e, então, é transformada em energia sonora a partir da vibração da membrana.
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Quando um objeto está a uma certa altura do solo, ele tem energia potencial. Ao se movimentar em direção ao solo, o objeto transforma a energia potencial em energia cinética.
Além dessas transformações de energia, existem diversas outras. Como nas usinas hidrelétricas, na ATP do organismo humano, entre outras.
Vídeos sobre transformação de energia
Como são inúmeras as transformações de energia, veja os vídeos selecionados a seguir, os quais tratam de forma mais detalhada algumas delas.
Energia mecânica e sistemas conservativos
Marcelo Boaro explica como ocorre a conservação da energia mecânica em sistemas conservativos. Além disso, ao fim do vídeo, o professor resolve um exercício de aplicação sobre o conteúdo.
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Uma usina hidrelétrica transforma a energia cinética em energia elétrica, devido ao movimento das águas dentro das turbinas. Essa maneira de gerar energia é uma das que menos causa danos ao meio ambiente. Todavia, a construção de uma usina hidrelétrica tem grandes impactos na fauna e na flora locais.
Transformação de energia mecânica em energia elétrica
A transformação da energia mecânica em energia elétrica é o princípio de funcionamento de várias usinas geradoras. Por exemplo, usinas hidrelétricas e eólicas. Nesse vídeo, há um experimento que ilustra tal fenômeno. Confira!
Para entender melhor a transformação da energia, você também pode aprender mais sobre a energia mecânica. Bons estudos!
Referências
Física
I (2016) – Hugh D. Young
Física II (2016) – Hugh D. Young
1. [IF-CE]
Um corpo de massa 4 kg é abandonado de uma altura de 320 m em relação ao solo. A aceleração da gravidade no local vale 10m/s2. A energia cinética ao atingir o solo, em J, é igual a:
a) 12800. b) 6400. c) 3200. d) 1600.
e) 800.
Por conservação de energia mecânica,
Einicial = Efinal
No ponto mais alto, a energia inicial corresponde somente à energia potencial gravitacional. No ponto final, apenas à energia cinética:
Epg = Ecinética
Logo, a energia cinética no ponto B, por conta da conservação de eneriga, será igual à energia potencial gravitacional.
Ecinética = mgh
Ecinética = 4 * 10 * 320 = 12800 J
Resposta correta: A
2. [UECE]
Assinale a opção que representa a mesma unidade de medida de energia cinética.
a) (movimento linear)2/massa; b) (movimento linear)/massa; c) massa x comprimento;
d) massa x aceleração.
No sistema internacional, a energia tem como unidade de medida o Joule, que é:
J = kg*m/s2.
Assim, ao analisar as alternativas:
Alternativa correta: A