Na equação geral de conservação de energia, diga quais termos predominam na descrição de cada um dos equipamentos e processos a seguir. Para um processo contínuo, considere o que acontece em um intervalo de 10 s . Diga quais termos na equação representam formas de energia original e final, quais seriam entradas, e quais seriam saídas. (a) Um estilingue lançando um pedregulho
Passo 1
Vamos entender o que está pedindo a questão. Temos que analisar a equação geral de conservação de energia aplicada a um estilingue lançando um pedregulho. O conteúdo envolve conceitos de energia como energia potencial, energia cinética, entradas e saídas de energia. Para resolver, vamos precisar identificar quais tipos de energia estão envolvidos e como elas se transformam durante o processo de lançamento.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a equação geral de conservação de energia, que pode ser escrita assim:
Onde:
-
é a mudança na energia armazenada do sistema. -
é o calor trocado com o ambiente. -
é o trabalho realizado pelo sistema.
No nosso caso, o estilingue e o pedregulho formam o sistema.
Passo 3
No processo de esticar o estilingue, estamos armazenando energia potencial elástica nas bandas do estilingue. Essa é a energia original que vem do trabalho que fazemos para esticar.
Então, temos:
- Energia original: Energia potencial elástica (
) armazenada nas bandas do estilingue.
Passo 4
Quando soltamos o pedregulho, essa energia potencial é convertida em energia cinética do pedregulho em movimento. Essa é a energia final do sistema.
Então, temos:
- Energia final: Energia cinética (
) do pedregulho.
Passo 5
Agora, vamos identificar as entradas e saídas de energia na equação.
- Entrada de energia: O trabalho (
) que fazemos ao esticar o estilingue, aumentando a energia potencial elástica. - Saída de energia: A energia cinética (
) do pedregulho quando ele é lançado.
Passo 6
Como não há troca significativa de calor (
) nesse processo ideal, podemos simplificar a equação para:
Ou seja, o trabalho realizado para esticar o estilingue é convertido praticamente toda na energia cinética do pedregulho.
Resposta
No processo de um estilingue lançando um pedregulho, a energia potencial elástica armazenada nas bandas do estilingue é a energia original, que é convertida em energia cinética do pedregulho como energia final. A entrada de energia é o trabalho realizado para esticar o estilingue, e a saída de energia é a energia cinética do pedregulho quando lançado.