Saltar para o conteúdo
edumaterial.netMudar idioma

Voltar a Física e Química A

O trabalho da resultante altera a energia cinética

10.º anoPercurso edumaterial

O que vais aprender

  • Relacionar trabalho das forças e variação de energia cinética em sistemas mecânicos.

Compreender

A energia cinética de um corpo modelado por uma massa pontual é Ec=mv²/2. Inicialmente, Ec=2×1²/2=1 J; no fim, Ec=2×3²/2=9 J. O teorema do trabalho e energia cinética dá W(resultante)=ΔEc=9−1=8 J. O trabalho positivo corresponde a um aumento da energia cinética neste intervalo. A rapidez triplicou, mas a energia cinética cresceu nove vezes porque depende do quadrado da rapidez.

O valor de 8 J é o trabalho da resultante, ou a soma dos trabalhos das forças que atuam, e não o trabalho de cada força separadamente. Se houver atrito, tração e peso, as parcelas podem ter sinais diferentes. Os dados de rapidez e massa não permitem determinar cada parcela sem conhecer forças e deslocamentos. A energia cinética não informa direção do movimento; rapidez é um escalar, ao passo que velocidade inclui sentido.

O método consiste em fixar os estados inicial e final, calcular as duas energias com unidades SI e subtrair final menos inicial. Não uses a expressão mv² sem o fator 1/2 nem substituas diferença de velocidades pela diferença de quadrados. Uma mudança de altura pode envolver energia potencial, mas isso não invalida o teorema para o trabalho total. O caso é idealizado e não fornece medição de incerteza.

Exemplo resolvido

Um carrinho idealizado de 4 kg aumenta a rapidez de 1 para 2 m/s. Calcula o trabalho total da resultante pelo teorema da energia cinética, sem atribuí-lo a uma força isolada.

  1. Para o estado inicial, calculo Ec=(1/2)×4×1²=2 J, com massa em kg e rapidez em m/s.
  2. Calculo Ec final=(1/2)×4×2²=8 J; a rapidez duplicou, mas a energia quadruplicou.
  3. Pelo teorema trabalho–energia, W da resultante=8−2=+6 J. Não conheço o trabalho individual de cada força.

O trabalho total da resultante é +6 J; o caso não separa contribuições de forças individuais.

Atenção ao erro

Confundir os dados do caso ou extrapolar sem verificar condições.

O mesmo carrinho em dois instantes numa pista horizontal; a seta de velocidade final é mais longa.
Ilustra aumento de rapidez e de energia cinética; o trabalho total é calculado com os dados numéricos do texto.

Verifica agora

  1. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Qual é a energia cinética inicial?

    Ver solução explicada

    Resposta: 1 J.

    Calcula mv²/2.

  2. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Qual é a energia cinética final?

    Ver solução explicada

    Resposta: 9 J.

    Usa v=3 m/s.

  3. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Qual é o trabalho da resultante?

    Ver solução explicada

    Resposta: +8 J.

    Calcula ΔEc.

  4. Ver a ilustração

    Retoma o texto base da explicação: Podemos saber o trabalho do atrito isoladamente?

    Ver solução explicada

    Resposta: Não; faltam dados sobre as forças e o deslocamento.

    Distingue soma de parcelas.

Alinhamento curricular e fontes

  • Relacionar trabalho das forças e variação de energia cinética em sistemas mecânicos., página 13. Objetivo oficial parafraseado: Relacionar trabalho das forças e variação de energia cinética em sistemas mecânicos.. O exemplo, a sequência e os exercícios são editoriais. · Aprendizagens Essenciais · fisica-quimica-a · 10-ano