O trabalho é feito sobre um objeto sempre que uma força age sobre ele para fazer com que ele seja deslocado. O trabalho envolve uma força atuando sobre um objeto para causar um deslocamento. Em todos os casos em que o trabalho é feito, há um objeto que fornece a força para realizar o trabalho.

Se um livro for levantado para a prateleira de cima de um armário de estudantes, então o aluno fornece a força para fazer o trabalho no livro. Se um arado é deslocado através de um campo, então alguma forma de equipamento agrícola (geralmente um trator ou um cavalo) fornece a força para fazer o trabalho no arado. Se um carro de montanha-russa é deslocado do nível do solo para o topo da primeira queda de uma montanha-russa, então uma corrente acionada por um motor fornece a força para fazer o trabalho no carro. Se uma barra for deslocada do nível do solo para uma altura acima da cabeça de um levantador de peso, o levantador de pesos estará fornecendo uma força para fazer o trabalho na barra.

Em todos os casos, um objeto que possui alguma forma de energia fornece a força para realizar o trabalho. Nas instâncias aqui descritas, os objetos que fazem o trabalho (aluno, trator, motor / corrente) possuem energia potencial química armazenada em alimento ou combustível que se transforma em trabalho. No processo de fazer o trabalho, o objeto que está realizando o trabalho troca energia com o objeto sobre o qual o trabalho é feito. Quando o trabalho é feito sobre um objeto, esse objeto ganha energia. A energia adquirida pelos objetos sobre os quais o trabalho é feito é conhecida como energia mecânica.

Energia mecânica na física

Energia mecânica é a energia que é possuída por um objeto devido ao seu movimento ou devido à sua posição. A energia mecânica pode ser energia cinética (energia do movimento) ou energia potencial (energia armazenada da posição). Os objetos têm energia mecânica se estiverem em movimento e / ou se estiverem em alguma posição em relação a uma posição de energia potencial zero (por exemplo, um tijolo mantido em uma posição vertical acima do solo ou na posição zero de altura).

Um carro em movimento possui energia mecânica devido ao seu movimento (energia cinética). Um beisebol em movimento possui energia mecânica devido a sua alta velocidade (energia cinética) e sua posição vertical acima do solo (energia potencial gravitacional). Um livro em repouso na prateleira de cima de um armário possui energia mecânica devido à sua posição vertical acima do solo (energia potencial gravitacional). Um haltere erguido acima da cabeça de um halterofilista possui energia mecânica devido à sua posição vertical acima do solo (energia potencial gravitacional). Um arco desenhado possui energia mecânica devido à sua posição esticada (energia potencial elástica).

Energia Mecânica como a capacidade de fazer o trabalho na física

Um objeto que possui energia mecânica é capaz de fazer o trabalho. De fato, a energia mecânica é freqüentemente definida como a capacidade de realizar trabalho. Qualquer objeto que possua energia mecânica – seja na forma de energia potencial ou energia cinética – é capaz de fazer o trabalho. Ou seja, sua energia mecânica permite que esse objeto aplique uma força a outro objeto para que ele seja deslocado.

Energia mecânica

A energia mecânica está relacionada com o movimento, e o trabalho que é possível ser realizado. (Foto: swarthmoreathletics.com)

Exemplos de energia mecânica

Numerosos exemplos podem ser dados de como um objeto com energia mecânica pode aproveitar essa energia para aplicar uma força para fazer com que outro objeto seja deslocado. Um exemplo clássico envolve a enorme bola de demolição de uma máquina de demolição. A bola de demolição é um objeto massivo que é balançado para trás para uma posição alta e pode balançar para a frente na estrutura do edifício ou em outro objeto, a fim de demoli-lo. Ao bater na estrutura, a bola de demolição aplica uma força a ela para fazer com que a parede da estrutura seja deslocada. O diagrama abaixo mostra o processo pelo qual a energia mecânica de uma bola de demolição pode ser usada para fazer o trabalho.

Um martelo é uma ferramenta que utiliza energia mecânica para fazer o trabalho. A energia mecânica de um martelo dá ao martelo a sua capacidade de aplicar uma força a um prego, a fim de causar a sua deslocação. Porque o martelo tem energia mecânica (na forma de energia cinética), é capaz de trabalhar na unha. A energia mecânica é a capacidade de fazer o trabalho.

Outro exemplo que ilustra como a energia mecânica é a capacidade de um objeto de fazer o trabalho pode ser visto em qualquer noite em uma pista de boliche local. A energia mecânica de uma bola de boliche dá à bola a habilidade de aplicar uma força a um pino de boliche para fazer com que ela seja deslocada. Como a bola maciça tem energia mecânica (na forma de energia cinética), ela consegue fazer o trabalho no pino. A energia mecânica é a capacidade de fazer o trabalho.

Uma arma de dardos ainda é outro exemplo de como a energia mecânica de um objeto pode funcionar em outro objeto. Quando uma pistola de dardos é carregada e as molas são comprimidas, ela possui energia mecânica. A energia mecânica das molas comprimidas dá as molas a capacidade de aplicar uma força ao dardo, a fim de causar a sua deslocação. Por causa das molas ter energia mecânica (na forma de energia potencial elástica), é capaz de fazer o trabalho no dardo. A energia mecânica é a capacidade de fazer o trabalho.

Uma cena comum em algumas partes do campo é um “parque eólico”. Os ventos de alta velocidade são usados ​​para trabalhar nas pás de uma turbina no chamado parque eólico. A energia mecânica do ar em movimento dá às partículas de ar a capacidade de aplicar uma força e causar um deslocamento das lâminas. À medida que as lâminas giram, sua energia é posteriormente convertida em energia elétrica (uma forma não mecânica de energia) e fornecida a residências e indústrias para operar aparelhos elétricos. Como o vento em movimento tem energia mecânica (na forma de energia cinética), ele é capaz de trabalhar nas pás. Mais uma vez, a energia mecânica é a capacidade de fazer o trabalho.

A energia mecânica total

Como já mencionado, a energia mecânica de um objeto pode ser o resultado do seu movimento (isto é, energia cinética) e / ou o resultado da sua energia de posição armazenada (isto é, energia potencial). A quantidade total de energia mecânica é meramente a soma da energia potencial e da energia cinética. Essa soma é simplesmente referida como a energia mecânica total (abreviada TME).

TME = PE + KE

Como discutido anteriormente, existem duas formas de energia potencial discutidas em nosso curso – energia potencial gravitacional e energia potencial elástica. Dado este fato, a equação acima pode ser reescrita:

TME = PEgrav + PEmola + KE

A energia mecânica total é a soma das energias potencial e cinética. A energia mecânica total é um valor constante durante todo o seu movimento. Existem condições sob as quais a energia mecânica total será um valor constante e condições sob as quais ela será um valor variável. Esse é o assunto da relação trabalho-energia.

Por enquanto, lembre-se apenas que a energia mecânica total é a energia possuída por um objeto devido a seu movimento ou a sua energia armazenada de posição. A quantidade total de energia mecânica é apenas a soma dessas duas formas de energia. E finalmente, um objeto com energia mecânica é capaz de trabalhar em outro objeto.

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