1. (20 PONTOS) Descreva a lei da conservação da energia em sistemas isolados.

Passo 1

Beleza, o exercício tá pedindo pra gente falar sobre a lei da conservação da energia em sistemas isolados. Isso é conteúdo de mecânica clássica/física geral. Pra resolver, a gente precisa entender o que é um “sistema isolado” e o que chamamos de “energia” (cinética, potencial etc.), e então mostrar que a soma total dessas energias não muda com o tempo.

Passo 2

Primeiro, bora definir um sistema isolado e os tipos de energia:
  • Sistema isolado é aquele que não troca nem calor nem trabalho com o ambiente externo.
  • Energia cinética ( ) é ligada ao movimento das partículas; energia potencial ( ) é ligada à posição das partículas num campo de forças (tipo gravitacional, elástico etc.).
Aqui a ideia teórica é: se nada entra nem sai de um sistema (isolado), então a energia total tem que permanecer a mesma. Isso vem direto do Princípio da Conservação de Energia.

Passo 3

A teoria diz que, em qualquer processo dentro de um sistema isolado, o ganho de energia de um tipo é exatamente o que o outro tipo perde. Matematicamente, podemos escrever:
Etotal = K + U = constante
Isso implica que
De
Ou seja, se aumenta, diminui da mesma quantidade, e vice-versa.

Passo 4

Pra fixar, imagina um pêndulo num ambiente sem atrito (ou seja, isolado). No ponto mais alto, a velocidade é zero ( ) e a energia é pura potencial ( máxima). Lá embaixo, vira quase zero e fica máxima. Mas continua igual ao valor inicial de . Isso mostra na prática que a energia total não mudou, só rolou uma troca interna entre e .

Resposta

Em sistemas isolados, a energia total
Etotal = K + U
permanece constante no tempo. Em notação:
Etotal = constante Long<=ftrightarrow De

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