Energia

Trabalho, Potencia,

Energia (Cinética e Potencial)

Professor Thiago Souto

Sumário

1. Energia
2. Energia Cinética
3. Energia Potencial
4. Trabalho
5. Potência

ENEM / 2012 /CADERNO AZUL / QUESTÃO 71

Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a
implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as
seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes,
dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de
combustíveis fósseis.
De acordo com as características desse país, a matriz energética de
menor impacto e riscos ambientais é a baseada na energia

a) dos biocombustíveis, pois tem menor impacto ambiental e maior
disponibilidade.
b) solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à
sua implantação.
c) nuclear, por ter menor risco ambiental e ser adequada a locais com
menor extensão territorial.
d) hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos
recursos naturais disponíveis.
e) eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito
estufa nem resíduos de operação.

Matriz Elétrica Mundial 2019

(IEA, 2021)

Matriz Elétrica Brasileira 2020

(BEN, 2021)

A matriz elétrica é formada pelo conjunto de fontes disponíveis

apenas para a geração de energia elétrica em um país, estado ou no

mundo

Vamos comparar a utilização de fontes renováveis e
não renováveis para a geração de energia elétrica no

Brasil e no mundo para o ano de 2019. O que você

percebe?

Itaipu ou Usina Hidrelétrica de Itaipu é uma usina
hidrelétrica no rio Paraná, localizada na fronteira entre
Brasil e Paraguai.

Fornecendo 90% da energia consumida pelo Paraguai e
19% da energia consumida pelo Brasil.

O que é Energia?

“A capacidade de realizar trabalho”

Essa é uma boa definição para eventos relativos
à Mecânica, mas para outros fenômenos, em
Termodinâmica por exemplo, nem toda energia é
usada para realizar trabalho, é o caso da energia
interna de um sistema que não realiza trabalho

Energia Cinética (Ec)

A unidade de Energia no (S.I.) é:

A característica principal da Energia Cinética é

sua dependência da VELOCIDADE

m- massa (kg)
v - velocidade (m/s)

Onde está a Energia Cinética?

Sandro Dias se

apresenta em pista
montada no Rio de

Janeiro - 2009

Simulação disponível em:
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulatio
n/energy-skate-park-basics

Multiple Select

O que interfere no valor da energia cinética?

• Velocidade

• Altura

• Massa

• Tempo

Trabalho (𝛕)

Ө (teta) é o ângulo formado entre F e d.

A unidade de Trabalho no (S.I) é:

Ө (teta) é o ângulo formado entre F e d.

Se a força e o descolamento tem mesma direção e mesmo
sentido o ângulo entre eles é zero, logo a equação se resume a:

As unidade de Trabalho e

Energia Cinética são iguais...

...há alguma relação

entre eles?

JOULE (J)

iv

iv

Trabalho e

Energia
Cinética

Trabalho e

Energia
Cinética

Teorema do Trabalho e Energia Cinética

Exemplo 01

Uma bola de futebol de 300 g é chutada por
um defensor, partindo rasteira com uma
velocidade inicial de 108 km/h e chegando
aos pés de um companheiro no ataque a 36
km/h. Então, qual foi o trabalho total
realizado contra a bola pela força de atrito
com a gramas e pela resistência do ar?

Resolução

Exemplo 02

Um robô eletromecânico, de 20 kg, ao sofrer a
ação de uma força resultante de 10 N, inicia seu
movimento com uma velocidade inicial de 5,0
m/s e alcança os 8,0 m/s. Sabendo-se que a
força resultante é constante e paralela ao
deslocamento cumprido pelo robô, determine:

a) o trabalho realizado pela força resultante;

b) o deslocamento ocorrido durante a situação
descrita;

c) o intervalo de tempo em que houve
aceleração.

Resolução

Resolução

Resolução

Resolução

Resolução

Exemplo 3

O diagrama mostra a variação da
intensidade da força resultante em função da
posição de um objeto, inicialmente em
repouso. A direção da força é constante e
paralela à do movimento do objeto de 10 kg
sobre o qual atua. Determine a velocidade
desse objeto na posição s = 5 m

Resolução

Resolução

Vamos Praticar...

Uma criança de massa m desce por um
escorregador de altura h = 8,5 m, partindo
do repouso. Qual a velocidade da criança ao
bater na água? Despreze o atrito entre a
criança e o escorregador. Dado: g = 9,8 m/s2

8,5 m

Trabalho e Energia Cinética

Teorema do Trabalho - Energia Cinética

O Trabalho (𝝉) é dado por:

Potência

Qual tem maior potência?

GM Onix

GM Trailblaze

O que é Potência?

» Assista o vídeo a seguir e determine quais as

transformações de energia existem no funcionamento de um
veículo. Em especial entre o combustível - Motor - Rodas/

https://www.youtube.com/watch?v=ZcX0NZMNgao

O que é Potência?

» Ao analisarmos o funcionamento de um veículo do ponto de vista da

energia, podemos dizer que ocorre uma transformação de energia
contida no combustível (química) em energia de movimento (cinética).

Energia
Química

(combustível)

Energia
Térmica

(explosões)

Energia
Cinética

(movimento)

O que é Potência?

» Potência é um conceito físico relacionado a essa transformação

de energia (E) ou à realização de trabalho de uma força (𝛕),
ambos em determinado intervalo de tempo (Δt):

Unidade no S. I.:

J/s = W (Watt)

O que é Potência?

» A potência também pode ser expressa em função da

velocidade média (Vm) de um móvel durante um
deslocamento qualquer

Para que serve o conceito de Potência?

» A potência é um conceito muito útil para entendermos

o funcionamento de equipamentos de uso cotidiano;

» Em aparelhos eletrodomésticos, por exemplo, a

potência indica a rapidez com que a energia da rede
é transformada em outra forma de energia;

Assim um chuveiro elétrico de potência de 3000 W tem uma
taxa de transformação de energia elétrica em energia térmica

de 3000 J por segundo (s).

Potência

Qual veículo tem maior potência?

GM Onix

GM Trailblaze

78 cv com gasolina
82 cv com etanol

a 6.400 rpm

200 cv a Dísel

a 3600 rpm

Antes da
Revolução
Industrial
tudo era

feito com o
trabalho da
força dos
Animais:
Cavalos,

bois,

homens …

Máquina a vapor de James Watt

Quanto equivale?

James Watt (1736-1819)

Matemático e Engenheiro britânico

735 W = 1 cv

A relação entre Watt (W) e

cavalo-vapor (cv)

O que é cavalo vapor (cv) ?

» Maquina a vapor desenvolvida por James Watt (1736-1819).

» Qual era o propósito dessa máquina a vapor?

Energia
Térmica
(Calor)

Energia
Cinética

(movimento)

Potência

Qual a potência desses carros em Watt (W)?

GM Onix

GM Trailblaze

78 cv com gasolina
82 cv com etanol

a 6.400 rpm

200 cv a Dísel

a 3600 rpm

Energia Potencial (U)

Energia Potencial

A grande características da Energia Potencial
é sua dependência da POSIÇÃO (h e x) da
partícula em relação a um referencial

Gravitacional

Elástica

m – massa (kg)
g – gravidade (m/s2)
h- altura (m)

k – constante elástica (N/m)
x – distensão elástica (m)

Energia Potencial Gravitacional

Y1

Y2

Solo

A

força

(P)

que

age

no

sistema

massa-Terra é a atração gravitacional, com
aceleração (g)

Se Y2-Y1=h temos:

Energia Potencial Elástica

Energia Cinética

Posição Original do Arco

Ganha em

Ao ser esticado o

Arco ganha

Energia Cinética

Em Energia

Potencial

Elástica

Princípio da Conservação da Energia

Se considerarmos um sistema em que todas as formas de energia sejam
apenas Cinética e Potencial (seja Gravitacional ou Elástica), termos:

A Energia Mecânica se

CONSERVA

Energia Total (E) ou Mecânica = Energia Cinética (K)+ Energia Potencial (U)

E = K + U

Antoine Lavoisier (1743-1794)

Na Natureza nada se

perde, nada se cria, tudo

se transforma.

Vamos ao
Trabalho...

Para saber

mais…