Como ocorre a transformação da energia potencial em energia cinética?

Você sabe como ocorrem as transformações de energia? Sabe quando a energia total de um sistema se conserva? Conhece o que é a lei de conservação de energia total? Não? Então revise as transformações energéticas nesta aula para mandar bem em Física no Enem e nos vestibulares.

Nessa aula de Física, você irá compreender tudo sobre a transformação de energia. Irá compreender que a aplicação de estudos em sistemas conservativos nos faz entender muito sobre as várias formas de energia existentes.

Você vai aprender ainda que essas transformações energéticas estão presentes em nosso cotidiano e estão acontecendo neste momento em que você lê este post.

A 1ª Lei da Termodinâmica

Para você compreender a transformação de energia é preciso dominar o fundamento básico do princípio de conservação da energia.

Acompanhe agora um resumo com o professor de física Otávio Bocheco, o “Seco” do Curso Enem Gratuito:

Como ocorre a transformação de energia

Podemos dizer que o estudo de sistemas conservativos é útil na análise de várias situações como as montanhas-russas dos parques de diversão.

Nesse brinquedo, as pessoas ficam dentro de carrinhos que se deslocam com velocidade significativa por cima de um trilho ou de uma rede de trilhos, armados em declives e aclives acentuados e sucessivos.

Durante a subida, o maquinário do brinquedo ergue o carrinho por uma espécie de esteira. Nesse processo, o maquinário aplica forças que realizam trabalho, fornecendo energia ao carrinho, a qual fica armazenada sob a forma de energia potencial gravitacional.

No ponto mais alto da trajetória, o carrinho é abandonado, solto da esteira que o mantinha, e a energia potencial gravitacional se converte em energia cinética.

Desprezando as forças de atrito e de resistência do ar, podemos considerar o sistema de uma montanha russa como conservativo, e a energia mecânica, como constante.

Observe, no esquema e na tabela a seguir, alguns valores possíveis para o trabalho realizado pelas forças que o maquinário aplica ao carrinho em cada ponto da trajetória e os correspondentes valores das energias mecânica, cinética e potencial.

Analisando a tabela com a transformação de energia, podemos observar:

• Inicialmente no ponto A o carrinho não tem energia;
• Com a realização de trabalho de A para B, o carrinho recebe do maquinário 12000 J de energia, e sua energia mecânica aumenta;
• Durante todo o movimento, as energias cinética e potencial podem variar seguidamente, porém a soma dessas energias (energia mecânica) permanece constante.
• Nesse sistema hipotético, a energia potencial vai se transformando em energia cinética a medida que o carrinho de movimenta, ou vice-versa.

Exemplos de transformação de energia

Vamos ver mais um exemplo de transformação energética: um surfista descendo uma onda.

E o oposto ocorre quando o surfista sobe a onda. Desprezando as forças de atrito, o sistema prancha-surfista pode ser considerado conservativo, o que permite ao surfista deslizar na onda durante um intervalo de tempo significativo.

Lei da conservação da energia total

A Conservação da energia mecânica é uma situação particular, que ocorre apenas em sistemas conservativos. Porém, em todos os sistemas não conservativos envolvidos nos fenômenos naturais, observa-se que, embora a energia mecânica não se conserve, a energia total do sistema sempre se conserva.

Isso pode ser traduzido pela lei da conservação da energia total, uma das mais relevantes nas ciências da natureza e que pode ser assim enunciada:

“Quando somamos todas as modalidades de energia envolvidas em um sistema de corpos, antes e depois de certo fenômeno, verificamos que a energia total do sistema permanece constante”

Vamos entender essa lei com mais dois exemplos:

Funcionamento de uma tv:

Para que esse aparelho funcione, devemos conectá-lo a uma tomada, responsável pelo fornecimento de energia elétrica. Na televisão, a energia elétrica é convertida em outras modalidades de energia, como energia térmica nos fios e nos transformadores, energia luminosa na tela e energia acústica nos autofalantes.

De acordo com a lei de conservação da energia, a energia elétrica total fornecida a televisão é igual â soma de todas as modalidades de energia envolvidas em seu funcionamento, como a térmica, a luminosa e a acústica.

Funcionamento do corpo humano:

É igualmente possível verificar a conservação de energia no funcionamento do corpo humano. Nesse caso, a principal fonte de energia é a energia química contida nos alimentos que ingerimos.

As diversas ações engendradas pelo metabolismo do corpo humano convertem essa energia original em outras modalidades.

Como a energia cinética, que se manifesta quando o corpo se movimenta; a energia térmica, usada para manutenção da temperatura corpórea; a energia potencial, que se manifesta quando subimos uma ladeira ou deformamos um elástico; ou, ainda, a energia elétrica que é transmitida em pulsos de um neurônio a outro.

Podemos aqui nesse caso esquematizar a lei da conservação de energia da seguinte forma:

Como você pôde ver ao longo dos exemplos, a energia não some em um sistema. Ela apenas se transforma em outros tipos de energia.

Nem sempre a energia em que a energia inicial se transforma é “útil” (como no motor de um carro, onde parte da energia do combustível se converte em calor que “se perde” para o ambiente), ainda assim, ela não deixa de existir, apenas se transforma.

A capacidade de transformação da energia é essencial para a manutenção da vida e também de praticamente todas as máquinas e tecnologias que conhecemos.

Videoaula sobre sistemas conservativos de energia

Assista à videoaula abaixo, em que o professor Márcio Rossetto, de Física, explica tudo sobre os sistemas conservativos de energia.

Exercícios sobre transformação de energia

Para finalizar, resolva os exercícios sobre transformação de energia selecionados pelo professor!

Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.

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