Transformações Energéticas

Você sabe como ocorrem as transformações de energia? Sabe quando a energia total de um sistema se conserva? Conhece o que é a lei de conservação de energia total? Não? Então revise as transformações energéticas nesta aula para mandar bem em Física no Enem e nos vestibulares.

Nessa aula de Física para o Enem você irá compreender tudo sobre a transformação de energia. Irá compreender que a aplicação de estudos em sistemas conservativos nos faz entender muito sobre as várias formas de energia existentes.

Verá ainda que essas transformações energéticas estão presentes em nosso cotidiano e estão acontecendo neste momento em que você lê este post. Fique com a gente e revise Física para gabaritar Ciências da Natureza no Enem e nos vestibulares.

Como ocorre a transformação de energia?

Podemos dizer que o estudo de sistemas conservativos é útil na análise de várias situações como as montanhas-russas dos parques de diversão.

Nesse brinquedo, as pessoas ficam dentro de carrinhos que se deslocam com velocidade significativa por cima de um trilho ou de uma rede de trilhos, armados em declives e aclives acentuados e sucessivos.

Durante a subida, o maquinário do brinquedo ergue o carrinho por uma espécie de esteira. Nesse processo, o maquinário aplica forças que realizam trabalho, fornecendo energia ao carrinho, a qual fica armazenada sob a forma de energia potencial gravitacional.

No ponto mais alto da trajetória, o carrinho é abandonado, solto da esteira que o mantinha, e a energia potencial gravitacional se converte em energia cinética.

Desprezando as forças de atrito e de resistência do ar, podemos considerar o sistema de uma montanha russa como conservativo, e a energia mecânica, como constante.

Observe, no esquema e na tabela a seguir, alguns valores possíveis para o trabalho realizado pelas forças que o maquinário aplica ao carrinho em cada ponto da trajetória e os correspondentes valores das energias mecânica, cinética e potencial.

transformação de energia em uma montanha russa

Ponto A Ponto B Ponto C Ponto D Ponto E Ponto F
Trabalho realizado pelas forças 0 J 12000 J 0 J 0 J 0 J 0 J
Energia cinética 0 J 0 J 2000 J 5000 J 4000 J 12000 J
Energia potencial 0 J 12000 J 10000 J 7000 J 8000 J 0 J
Energia mecânica 0 J 12000 J 12000 J 12000 J 12000 J 12000 J

Analisando a tabela com a transformação de energia, podemos observar:

  • Inicialmente no ponto A o carrinho não tem energia;
  • Com a realização de trabalho de A para B, o carrinho recebe do maquinário 12000 J de energia, e sua energia mecânica aumenta;
  • Durante todo o movimento, as energias cinética e potencial podem variar seguidamente, porém a soma dessas energias (energia mecânica) permanece constante.
  • Nesse sistema hipotético, a energia potencial vai se transformando em energia cinética a medida que o carrinho de movimenta, ou vice-versa.
Exemplos de transformação de energia

transformação de energia no surf

Vamos ver mais um exemplo: um surfista descendo uma onda.

Ao descer uma onda, a energia potencial do sistema prancha-surfista é convertida em energia cinética.

E o oposto ocorre quando o surfista sobe a onda. Desprezando as forças de atrito, o sistema prancha-surfista pode ser considerado conservativo, o que permite ao surfista deslizar na onda durante um intervalo de tempo significativo.

A Conservação da energia mecânica é uma situação particular, que ocorre apenas em sistemas conservativos. Porém, em todos os sistemas não conservativos envolvidos nos fenômenos naturais, observa-se que, embora a energia mecânica não se conserve, a energia total do sistema sempre se conserva.

Isso pode ser traduzido pela lei da conservação da energia total, uma das mais relevantes nas ciências da natureza e que pode ser assim enunciada:

“Quando somamos todas as modalidades de energia envolvidas em um sistema de corpos, antes e depois de certo fenômeno, verificamos que a energia total do sistema permanece constante”

Vamos entender essa lei com mais dois exemplos:

Funcionamento de uma tv:

Para que esse aparelho funcione, devemos conectá-lo a uma tomada, responsável pelo fornecimento de energia elétrica. Na televisão, a energia elétrica é convertida em outras modalidades de energia, como energia térmica nos fios e nos transformadores, energia luminosa na tela e energia acústica nos autofalantes.

De acordo com a lei de conservação da energia, a energia elétrica total fornecida a televisão é igual â soma de todas as modalidades de energia envolvidas em seu funcionamento, como a térmica, a luminosa e a acústica.transformação de energia eletrica

Funcionamento do corpo humano:

É igualmente possível verificar a conservação de energia no funcionamento do corpo humano. Nesse caso, a principal fonte de energia é a energia química contida nos alimentos que ingerimos.

As diversas ações engendradas pelo metabolismo do corpo humano convertem essa energia original em outras modalidades. Como a energia cinética, que se manifesta quando o corpo se movimenta; a energia térmica, usada para manutenção da temperatura corpórea; a energia potencial, que se manifesta quando subimos uma ladeira ou deformamos um elástico; ou, ainda, a energia elétrica que é transmitida em pulsos de um neurônio a outro.

Podemos aqui nesse caso esquematizar a lei da conservação de energia da seguinte forma:

transformação de energia no corpo humano transformação de energia quimica

Como você pôde ver ao longo dos exemplos, a energia não some em um sistema. Ela apenas se transforma em outros tipos de energia. Nem sempre a energia em que a energia inicial se transforma é “útil” (como no motor de um carro, onde parte da energia do combustível se converte em calor que “se perde” para o ambiente), ainda assim, ela não deixa de existir, apenas se transforma. A capacidade de transformação da energia é essencial para a manutenção da vida e também de praticamente todas as máquinas e tecnologias que conhecemos.

Agora, para ajudar a fixar o conteúdo de transformações energéticas, você pode saber de mais exemplos de conservação de energia assistindo a videoaula a seguir

Para finalizar sua revisão, teste seus conhecimentos resolvendo os exercícios que selecionamos para você:

Questão 01 – (ACAFE SC/2017)    

Hoje, a busca por eficiência energética vem mostrando avanços nas chamadas “casas eficientes”. O professor Wen Tong Chong, da universidade da Malásia, idealizou um telhado em forma de V, que fica sobre o telhado convencional. Veja a figura a seguir.

casas eficientes exercicio de fisica
Fonte:Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php? artigo=telhado-extra-muda-eficiencia-energe-ticaasa&id=010125170418#.WQjYcmkrLIV

 

Sobre o telhado e a casa foram dadas algumas características:

. O telhado em V direciona o vento para turbinas, gerando eletricidade (energia eólica).

. O telhado em V aumenta o fluxo de ar dentro da casa, melhorando a ventilação natural.

. O telhado possui um coletor de água da chuva ligado a um sistema de resfriamento.

. Células solares são embutidas no telhado tradicional.

. Claraboias transparentes facilitam a entrada de iluminação na casa durante o dia.

Com base no exposto, marque com V as afirmações verdadeiras e com F as falsas.

(   )   As turbinas de energia eólica convertem energia mecânica em energia elétrica por meio do principio da indução eletromagnética.

(   )   A água é utilizada no sistema de refrigeração porque tem um baixo calor especifico.

(   )   Quando os raios de luz incidem sobre a claraboia, uma parcela é refletida, outra é absorvida e outra é refratada.

(   )   As células solares transformam energia mecânica em energia elétrica.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

a) F – V – F – F

b) F – F – V – V

c) V – F – V – F

d) V – F – F – F

Gab: C

Questão 02 – (CEFET PR/2017)    

Um tipo de bate-estaca usado em construções consiste de um guindaste que eleva um objeto pesado até uma determinada altura e depois o deixa cair praticamente em queda livre. Sobre essa situação, considere as seguintes afirmações:

I. na medida em que o objeto cai, aumenta sua energia cinética

II. na medida em que o objeto cai, aumenta sua energia potencial.

III. na queda, ocorre um aumento de energia mecânica do objeto.

IV. na queda, ocorre a conservação da energia potencial.

Está correto apenas o que se afirma em:

a) I.

b) II.

c) III.

d) I e III.

e) I, III e IV.

Gab: A

Questão 03 – (Unievangélica GO/2017)    

O conceito de energia é muito utilizado e confundido no nosso dia a dia, principalmente a energia potencial.

Em relação ao chão, quem tem maior energia potencial?

a) Um móvel viajando com velocidade de 80 km/h.

b) Uma mola (k = 20 N/cm) esticada por até 4,0 cm.

c) Uma barra de chocolate em que vem escrito “80 cal”.

d) Um corpo de 10 kg a uma altura de 8,0 metros.

Gab: D

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.