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Conservação da energia mecânica



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Conservação da energia mecânica

LEGENDA: No sistema bate-estaca, há conservação de energia, mas não de energia mecânica.

CRÉDITO: Sérgio Dotta Jr.

Num bate-estaca, a energia potencial do bloco, ao cair, é transformada em energia cinética. Entretanto, quando ocorre a colisão do bloco com a estaca, a energia cinética não se transforma integralmente em energia potencial do sistema. Nesse caso, ocorre deformação permanente do chão ao ser penetrado pela estaca, e as superfícies que se chocam sofrem aquecimento, além dos ruídos produzidos no instante do choque.

Na transformação, a variação da energia potencial gravitacional e a variação da energia cinética não são iguais. A energia cinética do bloco que caiu transformou-se em energia sonora, energia térmica e em deformação do solo e da estaca; portanto, não ocorreu conservação da energia mecânica do sistema.

Do mesmo modo, quando uma criança escorrega em um tobogã, no final da descida, não ocorre conservação da energia mecânica. Uma parte da energia potencial gravitacional transforma-se em calor e outra parte, em energia cinética. A parte correspondente à energia térmica deve-se ao atrito entre o tobogã e a criança e é dissipada em forma de calor.

LEGENDA: Na descida das pessoas no tobogã, uma parte da energia potencial gravitacional se transforma em calor e a outra, em energia cinética.

CRÉDITO: Richard Wong/Alamy/Otherimages

Se desprezarmos as forças causadas pelo atrito, a conservação da energia mecânica se torna possível. Nesse caso, dizemos que o sistema é conservativo, isto é, somente forças conservativas realizaram trabalho.

Por exemplo, um corpo em queda livre, no vácuo, está sujeito unicamente à ação da força peso, que é uma força conservativa.

Desse modo, podemos calcular o trabalho da força peso no deslocamento AB da trajetória em função da variação da energia cinética e da variação da energia potencial do corpo.

Como os trabalhos são iguais, temos:

EcB - EcA = EPA - EPB ⇒ EcA + EPA = EcB + EPB

EmA = EmB

Portanto, a energia mecânica do corpo na posição A é igual à energia mecânica do corpo na posição B. Assim, podemos enunciar o princípio da conservação da energia mecânica:

Num sistema conservativo, a energia mecânica total permanece constante, qualquer que seja a transformação do sistema.

Boxe complementar:

PENSE E RESPONDA




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