Energia mecânica é caracterizada pela capacidade de um corpo de gerar trabalho. O trabalho, por sua vez, é a energia aplicada por uma força em um deslocamento. Sendo assim, existem inúmeros exemplos rotineiros para exemplificar a energia mecânica como um carro subindo uma ladeira, montanha russa, sinuca etc. Sua formula é a soma entre as energias em um sistema.
Além disso, existem vários tipos de energia mecânica, porém existem as três que mais aparecem em vestibulares, sendo eles: cinética, potencial gravitacional e potencial elástica.
A primeira delas, a energia cinética, está relacionada a massa e velocidade, sendo caracterizada pela energia gerada no movimento de um corpo. Um exemplo disso é a sinuca, onde o jogador aplica a energia cinética na bola branca através do taco; a bola branca, por sua vez, ao entrar em contato com outras bolas, transfere sua energia cinética para elas, acelerando-as enquanto a velocidade da bola branca diminui.
Sua formula é caracterizada por Ec = m.v²/2
Ec = E.Cinética(J)
m = massa(kg)
v = velocidade(m/s)
Além disso, existe a energia potencial gravitacional que é afetada pela gravidade do planeta e a altura do corpo em relação ao solo. Por exemplo, numa montanha russa, o momento em que um carro sobe ao ponto mais alto, transformando energia cinética em potencial gravitacional, a medida em que sua velocidade decresce.
Sua formula é caracterizada por Epg = m.g.h
onde
E.potencial gravitacional(J)
m = massa (kg)
g = aceleração da gravidade(m/s²)
h = altura (m)
Por fim, temos a energia potencial elástica que é relacionada a molas e elásticos, que utilizam da deformação de seus corpos para gerar trabalho em um corpo. O arco e flecha exemplifica a definição, pois, ao puxar a corda do arco, ela se deforma gerando energia e ao ser solta, transforma a energia potencial elástica em cinética na flecha lançada.
Sua formula é caracterizada por Epel= k.x²/2
onde
Epel = E.Potencial elástica(J)
k = constante elástica(N/m)
x = deformação(m)
Portanto, a energia mecânica está muito presente no cotidiano e nos vestibulares, lembrem-se sempre de darem uma relembrada neste assunto através desse vídeo do nosso canal!
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Ciência & Tecnologia
A montanha-russa é um dos brinquedos mais tradicionais dos parques de diversão e desperta muitas curiosidades: como funciona e como surgiu?
Provavelmente você se pergunta: como surgiu a montanha-russa? Em meados do século 15, em montanhas da Rússia, formavam-se grandes rampas de gelo em que pessoas se divertiam deslizando de cima para baixo.
As pessoas, portanto, faziam o percurso montadas em blocos de gelo coberto de palha. Além disso, no fim do caminho havia areai para que os “carrinhos” parassem. Certamente, essa é a primeira montanha-russa “tradicional” que se tem notícia.
Logo em seguida, os blocos de gelo foram substituídos por trenós. Por isso, eles passaram a atingir velocidades maiores. Além disso, em 1784, em São Petersburgo, ainda na Rússia dos czares, foi construído o primeiro trenzinho específico para essa diversão.
Acima de tudo, logo a diversão atraiu a atenção dos Estados Unidos. Em 1827, os EUA abrirem a sua primeira montanha-russa, adaptando os trilhos de uma mina de carvão para um passeio que durava mais de duas horas. O sistema de freio era manual e podia ser acionado pelos passageiros.
Em 1846, portanto, os franceses inauguraram o looping (trecho em que os passageiros ficam de cabeça para baixo). Mas, a montanha-russa como a conhecemos hoje só surgiu em 1884, nos Estados Unidos. Foi também nesse país, em 1959, que surgiu o modelo em tubos de aço, material que permitiu montanhas cada vez mais assustadoras e rápidos.
Como funciona a montanha-russa?
Primeiramente, quase todas as montanhas-russas são elevadas por correntes. Consequentemente elas demoram um pouco para chegar no topo da primeira subida da atração. Em contraste, também existe aquelas catapultadas, em que a velocidade é fornecida para que o trem consiga subir as partes altas. Essas funcionam por bomba hidráulica, contrapeso, ímãs ou de modo pneumático.
Apesar disso, em qualquer sistema de elevação o trajeto de uma montanha-russa é concluído por conta própria, com a oscilação de energias. Também existe as motorizadas, nas quais o trem é alimentado o tempo todo. Enquanto algumas utilizam motor só na subida, outras o utilizam para frear nas quedas e manter a velocidade constante.
Além disso, existem diversos modelos de montanhas-russas, nas quais o design da pista dita a sua classificação. As rodas “superiores”, laterais e inferiores mantêm o trem nos trilhos e controlam o seu movimento. O airtime, sensação de flutuação durante as descidas, é resultado da força g. A transição muito rápida entre força g positiva e negativa pode ser perigosa.
Looping
Primeiramente, quando chegamos na volta da montanha-russa em que se fica de cabeça para baixo, a pressão de ambas as forças depende do formato da montanha-russa, mas é a inércia que mantém os visitantes nos assentos. Para concluir a volta, a força centrípeta precisa ser maior ou igual à aceleração da gravidade.
O looping circular é mais comum em montanhas-russas antigas. Por ter um único raio, a velocidade que o trem atinge na parte interna do círculo é quase constante, causando muita pressão no corpo dos visitantes. Em contraste, o looping “lágrima” é mais presente nos equipamentos modernos. O modelo tem variação de raios: isso faz o trem subir mais rápido e, na curva fechada, perder velocidade.
Energia potencial e cinética
Inicialmente, a energia potencial é armazenada desde quando o trem sai da estação. Quanto mais alta é a subida, mais energia é acumulada. Consequentemente, a elevação gera energia potencial para os carrinhos. Além disso, a gravidade natural da Terra empurra o trem para baixo, gerando velocidade para a conclusão do trajeto.
A energia cinética, portanto, está relacionada ao movimento. A partir da primeira queda, a energia potencial é convertida em energia cinética. Nas descidas, os carrinhos ficam mais velozes, o que facilita concluir o ciclo da montanha-russa. Enquanto isso, a força g, o produto de aceleração da gravidade na Terra, age diretamente sobre os corpos dos visitantes. Pode ser negativa ou positiva.
A resistência do ar, ruídos e até o calor fazem os carrinhos perderem energia durante o trajeto. Os freios garantem a parada total do trem com segurança. Em alguns modelos, os freios podem ficar em pontos estratégicos ao longo da pista para diminuir a velocidade dos carrinhos ou proporcionar alterações premeditadas conforme a experiência do passeio.
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Fonte: Galileu História do Mundo Super
Imagem de destaque: Hapfun