Energia cinética

Energia cinética: explicação, definição e fórmula.

EU’energia cinética (geralmente indicado com a letra K ou o símbolo E_C ) é a energia associada a um corpo em movimento; portanto, quando um corpo se move no espaço com velocidade v, ele tem um certo valor de energia cinética.

fórmula da energia cinética

Considerando um corpo de massa m movendo-se com velocidade v, o corpo tem um certo valor de energia cinética igual a:

no qual:

• E_C é a energia cinética em joules (J);
• m é a massa do corpo em quilogramas (kg);
• v é a velocidade do corpo expressa em metros por segundo (m/s).

A energia cinética é uma grandeza escalar e, portanto, é medida em joules, a mesma unidade de medida do trabalho; no entanto, a energia cinética, ao contrário do trabalho, nunca é negativa; E_C é sempre maior ou igual a zero, independentemente da direção do movimento.

Fórmulas inversas para energia cinética

Aqui estão as fórmulas inversas para a energia cinética. A primeira fórmula que representamos deve ser usada para o cálculo da massa m de um corpo que possui energia cinética E_C:

Em vez disso, a segunda fórmula deve ser usada para calcular a velocidade de um corpo que tem energia cinética E_C:

Análise da fórmula da energia cinética.

Vamos retornar momentaneamente à fórmula da energia cinética:

Analisando a fórmula é possível extrair algumas considerações importantes:

1) o valor da energia cinética é diretamente proporcional à massa do corpo (m); quando a massa do corpo dobra, a energia cinética dobra. Da mesma forma, se a massa for reduzida pela metade, a energia cinética será reduzida pela metade, etc.

2) o valor da energia cinética é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade (v); isso significa que quando a velocidade é dobrada, a energia cinética do corpo quadruplica, enquanto quando a velocidade é triplicada, a energia cinética se torna nove vezes maior. Da mesma forma, se a velocidade for reduzida pela metade, a energia cinética se torna quatro vezes menor, etc.

3) embora um corpo tenha velocidade negativa, sua energia cinética é positiva; isso ocorre porque na fórmula da energia cinética, o valor da velocidade é elevado ao quadrado

4) um corpo estacionário (v = 0) tem energia cinética zero

Esta última afirmação carece de maiores esclarecimentos. De fato, a velocidade de um corpo (e, portanto, a energia cinética associada a ele) depende do ponto de referência com o qual o corpo é observado. se o Sr. Rossi parar no acostamento da estrada e vir um carro acelerando à sua frente, para o Sr. Rossi a máquina está se movendo com velocidade v e, portanto, tem um certo valor de energia cinética.

se o Sr. Rossi estivesse sentado ao lado do motorista, com base em seu ponto de referência, o carro estaria parado e, portanto, teria energia cinética zero.

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Variação da energia cinética

Se um corpo de massa m muda sua velocidade de um valor inicial V₁ para um valor final v_doisA variação da energia cinética do corpo é:

ΔE_C = meu_c2 – E_c1

Lembrando que:

E_c2 = ½ ∙ metro ∙ V_dois^dois

é isso:

E_c1 = ½ ∙ metro ∙ V₁^dois

Parece que:

ΔE_C = meu_c2 – E_c1 = ½ ∙ metro ∙ V_dois^dois – ½ ∙ metro ∙ V₁^dois = ½ ∙ metro (V_dois^dois -V₁^dois)

Este valor, como veremos mais adiante, corresponde (na ausência de forças dissipativas) ao trabalho total realizado sobre o corpo de massa m.

Cálculo da energia cinética

Ao aplicar uma força constante F a um trenó inicialmente estacionário em um lago congelado, ele se move em um movimento retilíneo uniformemente acelerado com aceleração:

onde m é a massa inercial do escorregador. Quando o impulso cessa, o deslocamento e a velocidade do slide são:

O trabalho que foi feito vale a pena (ver: fórmula do trabalho):

Substituindo v no lugar de (at), temos:

W mede o trabalho gasto para fazer o trenó comprar a velocidade v; já que nada se cria, nada se destrói, mas tudo se transforma, o trabalho W foi transformado em uma forma de energia de valor

Qual é eleenergia cinética do corpo. Em geral, podemos dizer que: na ausência de forças dissipativas, o trabalho total realizado pelas forças aplicadas a um corpo de massa m é igual à variação da energia cinética do corpo.

L = ΔE_C = meu_c2 – E_c1 = ½ ∙ metro ∙ (V^dois -V₀^dois)

Esta afirmação é o teorema da energia cinética.

Exercício

Calcule a energia cinética associada a um corpo de massa 50,0 g movendo-se a uma velocidade de 90 m/s.

Fazendo o exercício

O exercício propõe o cálculo da energia cinética de um corpo de 50,0 g que se move com velocidade constante de 90 m/s.

Transformamos a massa do corpo em kg. Lembrando que 1g = 10^-3 kg, temos que:

50,0g = 50,0 10^-3 kg = 0,050 kg

Aplicamos a fórmula da energia cinética:

E_C = ½ metro v^dois

Ao substituir adequadamente os dados que temos à nossa disposição, temos que:

E_C = ½ 0,050 90^dois = 202,5J

Portanto, a energia cinética associada ao corpo é 202,5 ​​J.

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