Ideias principais
Os métodos de energia evitam acompanhar as forças instante a instante. O trabalho da força resultante é igual à variação da energia cinética e, quando atuam apenas forças conservativas, a energia mecânica total permanece constante.
- O trabalho é W = Fd cos θ, em que θ é o ângulo entre a força e o deslocamento. Uma força perpendicular ao movimento não realiza trabalho.
- A energia cinética é ½mv², a energia potencial gravitacional perto da Terra é mgh e uma mola armazena ½kx².
- A potência é a taxa de realização de trabalho: P = W ÷ t, ou P = Fv para uma força na direção da velocidade.
- O atrito e outras forças não conservativas retiram energia mecânica do sistema na forma de calor, então inclua seu trabalho no balanço.
Equações principais
W = Fd cos θKE = ½mv²PE = mghPE = ½kx²P = W ÷ t = FvW_net = ΔKE
Exemplo resolvido
Uma bola de 2,0 kg é solta de 5,0 m (g = 9,8 m/s²). A energia potencial perdida é mgh = 2,0 × 9,8 × 5,0 = 98 J e se transforma em energia cinética. Igualando ½mv² = 98 J obtém-se v = √(2 × 98 ÷ 2,0) = 9,9 m/s. A massa se cancela, então v = √(2gh) para qualquer bola.
Erros comuns
- Usar a força inteira em W = Fd quando a força faz um ângulo com o deslocamento.
- Esquecer que a energia cinética depende do quadrado da rapidez: dobrar a rapidez quadruplica a energia.
- Confundir energia, medida em joules, com potência, medida em watts.
Prática
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