Energia Cinética

Você sabe o que é energia cinética? Não? Então revise energia cinética nesta aula para arrebentar em Física no Enem e nos vestibulares!

Nessa aula você aprenderá sobre energia cinética, a relação entre trabalho e energia. Saberá também de onde surgiu o teorema da energia cinética e compreenderá seu uso e aplicação no dia a dia.Vem com a gente e revise Física para mandar bem nas questões de Ciências da Natureza do Enem e dos vestibulares!E

Você já sabe que tudo no universo é composto de matéria e (ou) energia, certo? Sabe também que a energia pode influenciar a matéria e se transformar em diversos outros tipos de energia.

Um desses tipos de energia é o que chamamos de “energia cinética”, a energia do movimento. Nesta aula você vai revisar a energia cinética, bem como sua relação com o Trabalho e com a expressão de Torricelli. Vem com a gente!

Há pouco tempo, a Companhia de Engenharia de Tráfico de São Paulo divulgou dados que informavam que após terem reduzido o limite de velocidade de certas vias da cidade, o número de acidentes de trânsito com vítimas fatais caiu pela metade. Por que isso aconteceu?

Podemos pensar em vários motivos. O primeiro deles é que quanto mais lento está o carro, mais fácil é conseguimos dar uma resposta a um evento, como frear ou desviar, escapando de um acidente.

Outro motivo, dessa vez muito relacionado à esta aula, é a energia cinética dos veículos que trafegam nestas vias. A energia cinética, como vimos no início dessa aula é a energia relacionada ao movimento. Mais precisamente, a energia cinética está relacionada à velocidade e à massa de um objeto.

Sendo assim, ao estudar a energia cinética ao longo desta aula, você vai perceber que a quantidade de energia cinética está diretamente relacionada à velocidade com que um corpo de desloca. Assim, quanto maior for a velocidade de um carro, uma moto, ou um ônibus, maior será a sua energia cinética.

A partir dessas informações, você já pode pensar em outro motivo pelo qual a diminuição do limite de velocidade reduziu o número de acidentes com mortos, certo?

Quando ocorre uma colisão, como quando você bate com o carro, a energia cinética proveniente do movimento se transforma, podendo se concentrar no impacto. Para você ter uma ideia, uma colisão a 80km/h pode ter o mesmo efeito que uma queda do 8º andar.

Agora que você já entendeu onde podemos encontrar a energia cinética e como ela pode influenciar na nossa vida, vamos entender como calculá-la?

Relação entre Trabalho e energia cinética

O Trabalho é uma grandeza escalar, podendo ser positiva ou negativa, que mede o efeito da ação de uma força sobre um corpo ao longo de um deslocamento. Em miúdos, podemos dizer que ela indica se a força contribui para acelerar o movimento de um corpo ou retardá-lo.

A unidade de medida do Trabalho é N.m ou Joules

Matematicamente temos:

formula de trabalho

Mas, o que o trabalho tem a ver com a Energia Cinética? Como já dissemos, em muitas situações, os corpos produzem movimento. A energia que os corpos apresentam quando estão em movimento é denominada energia cinética.

Porém, para adquirir movimento, é necessário que ele esteja sob ação de forças que venham a produzir seu descolamento. Com a ocorrência desse deslocamento, temos uma variação da quantidade da energia cinética. Esta pode ser calculada através da expressão:

formula energia cinetica

Mas de onde vem essa expressão? Vem da expressão de Torricelli para o movimento uniformemente variado, lembra?! Vamos mostrar:

Por Torricelli temos:

equações de torricelli

Essa é o teorema da energia cinética, onde relaciona Trabalho realizado com variação de energia cinética em dois momentos, final e inicial.

Então, podemos tirar daqui a expressão para energia cinética inicial ou final, que são iguais:

formula da energia cinetica

Agora, vamos pensar em um exemplo?

Um carro de 1000kg está se movendo a uma velocidade de 25m/s (equivalente a 90 km/h). Qual a sua energia cinética?

contas da energia cinetica

Agora, se a velocidade desse mesmo carro fosse de 18 m/s (aproximadamente 65km/h), qual seria a energia cinética dele?

resolucao energia cinetica

Note que a redução na velocidade diminuiu consideravelmente a energia cinética do carro. Em caso de uma colisão, provavelmente os dados também seriam menores.

E aí? Conseguiu aprender um pouco mais sobre a energia cinética? Beleza! Para fixar ainda mais o conteúdo, assista a videoaula a seguir:

Agora, finalize sua revisão testando seus conhecimentos com as questões a seguir:

 TEXTO: 1 – Comum à questão: 1    

Sempre que necessário, use aceleração da gravidade g = 10 m/s2.

Questão 01 – (UNICAMP SP/2018)    

O primeiro satélite geoestacionário brasileiro foi lançado ao espaço em 2017 e será utilizado para comunicações estratégicas do governo e na ampliação da oferta de comunicação de banda larga. O foguete que levou o satélite ao espaço foi lançado do Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa. A massa do satélite é constante desde o lançamento até a entrada em órbita e vale m = 6,0103 kg. O módulo de sua velocidade orbital é igual a vor = 3,0103 m/s.  Desprezando a velocidade inicial do satélite em razão do movimento de rotação da Terra, o trabalho da força resultante sobre o satélite para levá-lo até a sua órbita é igual a

a)     2 MJ.

b)     18 MJ.

c)      27 GJ.

d)     54 GJ.

Gab: C

Questão 02 – (Mackenzie SP/2018)    

Um corpo de massa 2,00 kg é abandonado de uma altura de 50,0 cm, acima do solo. Ao chocar-se com o solo ocorre uma perda de 40% de sua energia. Adotando a aceleração da gravidade local igual a 10,0 m/s2, a energia cinética do corpo logo após o choque parcialmente elástico com o solo é

a)     2,00 J.

b)     4,00 J.

c)      6,00 J.

d)     8,00 J.

e)     10,0 J.

Gab: C

Questão 03 – (UFPR/2018)    

Numa experiência realizada em laboratório, a posição x de um objeto, cuja massa é constante, foi medida em função do tempo t. Com isso, construiu-se o gráfico ao lado. Sabe-se que o referencial adotado para realizar as medidas é inercial e que o objeto move-se ao longo de uma linha reta.

Com base no gráfico, considere as seguintes afirmativas:

1.      A energia cinética do objeto é constante entre os instantes t = 20 e t = 30 s.

2.      A força resultante sobre o objeto em t = 15 s é nula.

3.      O deslocamento total do objeto desde t = 0 até t = 40 s é nulo.

Assinale a alternativa correta.

a)     Somente a afirmativa 1 é verdadeira.

b)     Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.

c)      Somente as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.

d)     Somente as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

e)     As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.

Gab: B

Sobre o(a) autor(a):

Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.