Energia cinética: saiba o que é, como calcular e exercícios

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, sua relação com o Trabalho e a expressão de Torricell e a fórmula usada para calculá-la. Além disso, compreenderá seu uso e aplicação no dia a dia. Por fim, terá um exercício resolvido sobre o tema e mais uma lista de exercícios para fixar o conteúdo da aula.

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.

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O que é energia cinética?

Energia cinética é a energia que os corpos apresentam quando estão em movimento.

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. Essa energia, como vimos no início dessa aula é a energia relacionada ao movimento. Mais precisamente, essa energia está relacionada à velocidade e à massa de um objeto.

Sendo assim, ao estudar esse tipo de energia a 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.

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, esse tipo de energia proveniente do movimento se transforma podendo se concentrar no impacto. Ou seja, 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. Ou seja, 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

Como calcular a energia cinética

Para adquirir movimento, é necessário que o corpo esteja sob ação de forças que venham a produzir seu descolamento. Com a ocorrência desse deslocamento, temos uma variação da quantidade da energia cinética. Dessa forma, a energia cinética pode ser calculada através da expressão:

formula energia cinetica

No entanto, de onde vem essa expressão? Vem da expressão de Torricelli para o movimento uniformemente variado, lembra? Vamos mostrar:

Por Torricelli temos:

equações de torricelli

Por fim, essa é o teorema da energia cinética, que relaciona o Trabalho realizado com variação dessa energia em dois momentos, final e inicial.

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

formula da energia cinetica

Exercício resolvido

Leia com atenção a resolução do exercício abaixo, que aplica a fórmula vista anteriormente.

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

Resolução:

contas da energia cinetica

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

Videoaula sobre energia cinética

E aí? Conseguiu aprender um pouco mais sobre essa energia ? Beleza! Para fixar ainda mais o conteúdo, assista a videoaula sobre como calcular a energia cinética com a professora Lia do Curso Enem Gratuito. Veja a seguir:

Exercícios sobre energia cinética

Agora que você já aprendeu tudo sobre esse tipo de energia, resolva os exercícios abaixo e, ao final, confira o gabarito. Depois, ainda tem um simulado com mais 10 questões para você fixar bem o conhecimento!

1 – (FURG RS) Associe as grandezas da coluna 1 com as características apontadas na coluna 2.

Coluna 1
(1) Energia
(2) Força

Coluna 2
( ) grandeza escalar
( ) medida em Joules
( ) possui módulo, direção e sentido
( ) medida com dinamômetro

A alternativa que contém a associação correta da coluna 2, quando lida de cima para baixo, é:

a) 1 – 1 – 2 – 2
b) 1 – 2 – 1 – 2
c) 1 – 2 – 2 – 1
d) 2 – 1 – 1 – 2
e) 2 – 2 – 1 – 1

2 – (UNIRIO RJ) Quando a velocidade de um móvel duplica, sua energia cinética:

a) reduz-se um quarto do valor inicial
b) reduzir-se à metade
c) fica multiplicada por 2
d) duplica
e) quadruplica

3 – (Enem 2011) Um motor só poderá realizar trabalho se receber uma quantidade de energia de outro sistema. No caso, a energia armazenada no combustível é, em parte, liberada durante a combustão para que o aparelho possa funcionar.

Quando o motor funciona, parte da energia convertida ou transformada na combustão não pode ser utilizada para a realização de trabalho. Ou seja, isso significa dizer que há vazamento da energia em outra forma. De acordo com o texto, as transformações de energia que ocorrem durante o funcionamento do motor são decorrentes de a

a) liberação de calor dentro do motor ser impossível.
b) realização de trabalho pelo motor ser incontrolável.
c) conversão integral de calor em trabalho ser impossível.
d) transformação de energia térmica em cinética ser impossível.
e) utilização de energia potencial do combustível ser incontrolável.

Gabarito:

1-A, 2-E, 3-C

Simulado

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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.

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