Trabalho e energia

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Introdução[edit | edit source]

O conceito de energia é um dos mais importantes tanto na ciência contemporânea como na prática da engenharia. A energia está presente no universo de várias formas, incluindo energia mecânica, eletromagnética, química, térmica e nuclear. Essa energia, ao mudar de uma forma para outra, a quantidade total permanece a mesma. A conservação da energia indica que, embora a forma de energia mude no início, será do mesmo valor no final, ou seja, se um objeto (ou sistema) perder energia, a mesma quantidade de energia aparecerá em outro objeto (ou na área circundante) ). O trabalho é feito por uma força que atua sobre um objeto, quando o ponto de aplicação dessa força, move alguma distância e o componente feroz ao longo da linha em movimento.

Trabalho feito por uma força constante[edit | edit source]

Trabalho de uma força

Considere uma partícula sobre o qual uma força atua, uma função da posição da partícula no espaço, isto é e seja um deslocamento elementar (infinitesimal) experimentado pela partícula durante um intervalo de tempo . Chamamos o trabalho elementar, math>\mathrm d W</math>, da força durante o deslocamento elementar para o produto escalar ; isto é,

Se representarmos por o comprimento do arco (medido na trajetória da partícula) no deslocamento elementar, isto é , então o vetor tangente à trajetória é dado por e podemos escrever a expressão anterior na forma

onde representa o ângulo determinado pelos vetores e y é o componente da força F na direção do deslocamento elementar .

O trabalho realizado pela força durante um deslocamento elementar da partícula em que é aplicada é uma quantidade escalar, que pode ser positiva, nula ou negativa, dependendo do ângulo seja afiado, reto ou obtuso.

Se a partícula P percorrendo uma certa trajetória no espaço, seu deslocamento total entre duas posições A e B pode ser considerado como resultado da adição de deslocamentos elementares infinitos e o trabalho total feito pela força nesse deslocamento será o soma de todas as obras elementares; Quero dizer:

Energia cinética e o teorema de trabalho e energia[edit | edit source]

Fig.2 Partícula que experimenta um deslocamento e uma mudança em sua velocidade, produto da ação de uma Força

A Figura 2 mostra uma partícula de massa "m" movendo-se para a direita, sob a ação de uma força líquida constante F. Como a força é constante, dada pela segunda lei de Newton, sabemos que a partícula se moverá com aceleração constante (a). Se a partícula se move a uma distância s, o trabalho de rede feito pela dita força F é:

Dado que a energia cinética é uma quantidade escalar e tem as mesmas unidades que o trabalho (Joule), pode ser considerada como a energia associada ao movimento do corpo. Por tanto: