No Capítulo 7, o teorema trabalho-energia cinética,
, foi apresentado. Esta equação afirma que o trabalho realizado em um sistema aparece como uma variação na energia cinética. Esta é uma equação de caso especial, válida se não há variações em nenhum outro tipo de energia, como a potencial ou a interna. Dê dois ou três exemplos onde trabalho é realizado em um sistema, mas a variação na energia do sistema não é uma variação na energia cinética.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre o teorema trabalho-energia cinética, que diz que o trabalho realizado em um sistema resulta numa mudança na energia cinética, desde que não haja mudanças em outras formas de energia como potencial ou interna. A gente precisa pensar em situações onde o trabalho é feito, mas a energia que muda não é a cinética. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre diferentes tipos de energia além da cinética.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é trabalho. Trabalho, em física, é quando uma força é aplicada e causa um deslocamento. Matematicamente, é
, onde
é a força e
é o deslocamento na direção da força.
Agora, vamos pensar em formas de energia que não sejam cinética:
- Energia Potencial Gravitacional: Energia que um objeto tem por estar a uma certa altura.
- Energia Potencial Elástica: Energia armazenada quando algo é comprimido ou esticado, como uma mola.
- Energia Interna: Energia relacionada ao movimento das partículas dentro de um material, como o calor.
Passo 3
Exemplo 1: Elevando um objeto (Energia Potencial Gravitacional)
Imagina que você está levantando uma caixa do chão até uma prateleira. Você está fazendo trabalho porque está aplicando uma força contra a gravidade para mover a caixa para cima. Nesse caso, a energia que está aumentando não é a cinética, mas sim a energia potencial gravitacional, dada por:
onde
é a massa,
é a aceleração da gravidade e
é a altura.
Exemplo 2: Comprimindo uma mola (Energia Potencial Elástica)
Quando você comprime uma mola, está realizando trabalho sobre ela. A energia que está sendo armazenada na mola é a energia potencial elástica, que pode ser calculada por:
onde
é a constante da mola e
é a deformação.
Exemplo 3: Aquecendo um objeto (Energia Interna)
Se você esfrega as mãos rapidamente, está fazendo trabalho contra a resistência do ar e atrito, e esse trabalho se transforma em energia interna, aumentando a temperatura das suas mãos. Aqui, a energia não está na forma cinética do movimento das mãos, mas na agitação das moléculas internas.
Resposta
Dois ou três exemplos onde trabalho é realizado no sistema, mas a variação na energia não é cinética são:
- Elevar um objeto, aumentando a energia potencial gravitacional.
- Comprimir uma mola, aumentando a energia potencial elástica.
- Esfregar as mãos, aumentando a energia interna (como o calor).