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. (d) um carro freando até parar
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente analisar a equação geral de conservação de energia aplicando-a ao caso de um carro que está freando até parar. Isso envolve entender quais formas de energia estão envolvidas, como elas se transformam, e quais são as entradas e saídas de energia nesse processo. Para resolver isso, vamos precisar saber um pouco sobre energia cinética e as perdas de energia, especialmente por atrito.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a equação geral de conservação de energia, que basicamente diz que a energia total de um sistema permanece constante, a menos que haja transferências de energia para dentro ou para fora do sistema. Na forma simplificada, pode ser escrita como:
Aqui,
é a energia que o sistema tem antes do processo começar,
é a energia depois do processo,
são as formas de energia que entram no sistema, e
são as formas de energia que saem do sistema.
Passo 3
No caso do carro freando até parar, a energia que o carro possui no início é a energia cinética devido ao seu movimento. A energia cinética (
) é dada por:
onde
é a massa do carro e
é a velocidade. Quando o carro freia, essa energia cinética vai diminuindo até se tornar zero quando o carro para.
Passo 4
Agora, vamos pensar nas saídas de energia. Quando o carro está freando, a principal forma de energia que sai do sistema é a energia dissipada pelo atrito dos freios. Essa energia dissipada geralmente se transforma em calor. Então, temos:
- Energia de Saída: Calor (
) gerado pelo atrito nos freios.
Além disso, pode haver pequenas perdas devido ao ar e outros componentes mecânicos, mas o principal foco é o calor gerado pelo atrito.
Passo 5
Não há entradas de energia nesse processo, já que o carro está apenas perdendo energia para parar. Portanto, não há
nesse caso específico.
Resposta
Na situação de um carro freando até parar:
- Energia Inicial: Energia cinética do carro (
). - Energia Final: Zero, já que o carro para.
- Saídas de Energia: Calor gerado pelo atrito dos freios (
). - Entradas de Energia: Nenhuma.
A equação da conservação de energia para esse processo fica:
Ou seja, toda a energia cinética inicial do carro é dissipada como calor durante a frenagem.