O que significa dizer que a energia mecânica é conservada?

Ítem Observações um balde pequeno O balde deverá possuir uma alça, ou improvisa-se com algo semelhante. Neste experimento, utilizamos um balde de argamassa para construção (marca "Vedacit"). barbante O comprimento do barbante depende da altura da mesa utilizada. fita adesiva papel  Qualquer papel em branco. bloco Usamos uma caixa de "chá mate", de 200 g, do tipo granel. massas Qualquer material para pôr no balde. Por exemplo: massa de modelar, moedas, etc...

Discutimos até aqui duas formas de energia:    a energia cinética, que  está associada a um corpo em movimento e a energia potencial, que é uma energia “armazenada” por um sistema. Por “sistema”, entendemos como sendo o universo físico constituído por um ou mais corpos móveis sob ação de uma ou mais forças conservativas.

Caso o sistema se encontra isolado, podemos juntar dois resultados encontrados até aqui, a saber,

  • Pelo teorema trabalho-energia cinética, o trabalho de uma força resultante é igual a variação da energia cinética do corpo:

       

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  • Caso uma força conservativa haja num corpo, a energia potencial do sistema é dada por

       

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Caso uma força conservativa seja também a força resultante, podemos igualar as duas expressões acima, obtendo

   

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A fórmula do lado direito mostra que a grandeza

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calculada no final do processo (subíndice
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) é igual a do início (subíndice
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), ou seja, ela é conservada.  Definimos a soma
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como sendo a energia do sistema. Temos que

A energia do sistema, que é a soma das energias cinética e potencial, se conserva em um sistema fechado, onde só atuam forças conservativas.

É muito comum chamarmos  a energia do sistema como a energia mecânica do sistema. Esta nomenclatura traz confusão quando

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é a energia potencial eletrostática ou outra forma de energia, que não a gravitacional e a elástica.

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Vídeo 4: O vídeo mostra um experimento no plano inclinado que tem como objetivo verificar a conservação da energia mecânica.

Conservação de energia – forças não conservativas

Se consideramos sistemas em que somente forças conservativas atuam, vimos que a energia do sistema se conserva num processo, ou seja,

   

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O que ocorre com a energia do sistema quando há forças não-conservativas? Por exemplo, a experiência do cotidiano mostra que se dermos um empurrão num bloco sobre uma superfície horizontal, ele desliza, mas eventualmente entra em repouso, por mais que a superfície seja bem lisa. Neste sistema, conforme já discutido, a força responsável para frear o bloco é a força de atrito, que mostramos que é uma força não-conservativa.

Neste exemplo, observamos que

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. Temos que
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(não há nenhuma força conservativa relevante ao movimento) , mas como o bloco para,
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.

Mesmo assim, podemos escrever alguma equação de conservação (ou não)  de energia? A resposta é sim, baseada na lei da conservação a  energia total, uma lei fundamental da Física que afirma que a soma de todas as formas de energia se conserva num determinado processo. Até o presente momento, não há um único fenômeno sequer que viola esta lei da Física. Devemos concluir portanto que  além da energia cinética e da energia potencial, há outros tipos de energia.

Numa situação geral, quando forças conservativas e não-conservativas atuam no sistema, o trabalho resultante é dado por

   

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onde 

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é a soma dos trabalhos realizados por forças conservativas  e
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é a soma dos trabalhos realizados por forças não-conservativas. Temos que

Segue portanto que

   

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Logo,

   

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A energia dissipada, representada por

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, entra com sinal negativo (lembre-se que obtivemos trabalho negativo para a força de atrito), de forma que
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.

Mas para onde vai a energia dissipada? No caso do atrito,

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contabiliza a energia retirada do sistema (dissipada), num processo em que a energia do sistema se transforma em calor, que discutimos neste site na página Calor e Primeira Lei da Termodinâmica . De fato, vemos na Termodinâmica que o calor é uma forma de energia.
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Há outras formas de energia, além do calor, que são discutidos neste site (clique aqui), como a massa como forma de energia, a energia associada ao campo eletromagnético (não confundir com a energia potencial eletrostática).

Ir para a próxima página: Calor e Primeira Lei da Termodinâmica

Como a energia mecânica pode ser conservada?

A conservação da energia mecânica é um princípio da Física que garante que, na ausência de forças dissipativas, como o atrito, a quantidade total de energia de um sistema nunca se altera. De acordo com a conservação da energia mecânica, a soma da energia cinética com as energias potenciais deve ter módulo constante.

O que é energia conservada?

O Princípio da Conservação da Energia diz que "a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída".

Quando a energia mecânica não é conservada?

Se houver trabalho de forças não conservativas, a energia mecânica não se conservará, isto é, ela pode diminuir ou aumentar. As forças não conservativas cujo trabalho provoca diminuição da energia mecânica são denominadas forças dissipativas.

Como conservar a energia?

Técnicas para conservar energia.
Defina períodos de descanso durante o dia..
Não espere até estar exausto para descansar. ... .
Faça movimentos lentos e suaves durante as atividades. ... .
Evite atividades que exigem picos rápidos de energia..
Mantenha a boa postura..

O que significa um sistema conservativo?

Em física, um sistema conservativo é aquele onde somente forças conservativas realizam trabalho. Em outras palavras, o trabalho das forças não conservativas (dissipativas) é nulo. Forças não conservativas podem ou não estar presentes, desde que o trabalho realizado por elas seja nulo.

O que se entende sobre energia mecânica?

A energia mecânica é a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Quando associada ao movimento, é chamada energia cinética; mas se associada à posição, energia potencial. A energia mecânica pode ser definida como a capacidade de um corpo de realizar trabalho.