AUTORIA Marlon Vinícius Soares EDIÇÃO DE CONTEÚDO Marcioh Monteiro de Melo EDIÇÃODE TEXTO Jeferson Freitas CRÉDITOS DAS IMAGENS DE ABERTURA iStockphotocomGeorgios ID: 788541
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Slide1
Capítulo
2
MÓDULO 3
Slide2Teoremas que relacionam trabalho e energia
AUTORIA
:
Marlon
Vinícius
Soares
EDIÇÃO DE CONTEÚDO:Marcioh Monteiro de MeloEDIÇÃODE TEXTO:Jeferson FreitasCRÉDITOS DAS IMAGENS DE ABERTURA:©iStockphoto.com/Georgios KollidasPROJETO GRÁFICO:O2 Design Gráfico, Claudia Bordin Rodrigues, Daniel Miranda
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[
OM
]
Objetivos que deverão ser atingidos com o estudo do capítulo:
– Relacionar trabalho e energia.
– Estabelecer a relação entre o trabalho de uma força e a variação da energia cinética.
– Estabelecer a relação entre o trabalho de uma força e a variação da energia potencial.
– Definir energia mecânica.
– Relacionar o trabalho de forças não conservativas com a variação da energia mecânica do sistema.
– Resolver problemas envolvendo trabalho e energia mecânica.
Slide3Teorema
da
energia
cinética
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Slide4Trabalho
–
Energia
cinética
[OM]
A dedução matemática do teorema, conforme é feita no livro do aluno, pode ajudar o aluno a compreender a relação entre o trabalho e a energia cinética.
Slide5Interpretação
[OM]
Exemplos de diversas situações ajudam a interpretações dos casos particulares. Um carro acelerando é um exemplo de trabalho motor e aumento da energia cinética.
Corpos em movimento uniforme são exemplos de trabalho nulo e energia cinética constante. Um carro freando é um exemplo de trabalho resistente e diminuição da energia cinética.
Slide6Que força realizou trabalho?
O trabalho foi resistente ou motor?
A energia cinética aumentou ou diminuiu?
A energia mecânica se conservou?
[
OM
]
A força de atrito realizou trabalho resistente diminuindo a energia cinética do garoto. Como a força de atrito é não conservativa, a energia mecânica não se conservou.Pedir aos alunos que observem a figura e interpretem o que está representado.O garoto se movimenta para a direita com certa energia cinética inicial quando trava seus pés deslizando sobre uma superfície aparentemente lisa (mas apresentando atrito). Após percorrer certa distância, o garoto para (apresenta energia cinética final nula). O trabalho resistente realizado pela força de atrito sobre os pés do garoto é responsável pela diminuição da energia cinética.Essa é uma boa oportunidade para interpretar o trabalho mecânico como processo de transferência ou transformação de energia.É possível perguntar aos alunos para onde teria ido a energia cinética inicial do garoto. Nesse caso, discutir que a energia foi dissipada principalmente na forma térmica, mas pode ser dissipada também na forma sonora e vibracional.Na sequência, solicitar para resolverem o exercício 11 da página 27 (a imagem apresentada refere-se a esse exercício).
Slide7Teorema
da
energia
potencial
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Slide8O trabalho das forças conservativas aplicadas em um corpo é igual à variação de sua energia potencial com o sinal invertido
[OM]
Assim como no teorema da energia cinética, a dedução matemática pode ajudar os alunos a compreenderem o teorema da energia potencial.
Slide9Interpretação
[OM]
Exemplos podem ser utilizados para melhor compreensão de cada situação particular. Antes de dar o exemplo, pode-se perguntar aos alunos quais exemplos poderiam ser apresentados para cada caso.
O exemplo de um corpo em queda livre (trabalho motor da força peso) reduzindo a energia potencial pode ser usado no primeiro caso.
Uma bola rolando no plano horizontal é um exemplo de trabalho nulo da força peso.
Um corpo lançado verticalmente para cima é um exemplo de aumento da energia potencial gravitacional envolvendo o trabalho resistente da força peso.
Slide10Teorema
da
energia
mecânica
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Slide11Energia
mecânica
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[OM]
A energia mecânica é a soma da energia cinética e potencial. A energia potencial, uma energia armazenada devido à posição dos corpos, pode ser gravitacional ou elástica.
Slide12O trabalho das forças não conservativas
que atuam sobre um corpo é igual
à variação de sua energia mecânica
Slide13Interpretação
[OM]
Exemplos ajudarão o aluno na interpretação dos casos particulares.
Os
slides
anteriores mostraram um caso em que o trabalho das forças conservativas é resistente e não há conservação da energia mecânica.
Quando um corpo está em queda livre, não atuam sobre ele forças
dissipativas, logo a energia mecânica se conserva.Quando alguém começa a caminhar, o trabalho das forças não conservativas (forças musculares nesse caso) é positivo e o sistema ganha energia mecânica.
Slide14Que tipo de energia o corpo tem no ponto A?
Que tipo de energia o corpo tem no ponto B?
Qual a relação entre a energia mecânica do
corpo em A e B?
[
OM
]
Em A, o corpo possui energia potencial gravitacional e, em B, energia cinética e potencial gravitacional. A energia mecânica em A é igual à energia mecânica em B.Antes de tudo, é importante lembrar os alunos de que, para que haja conservação da energia mecânica nesse caso, é necessário assumir a hipótese de que não existem forças dissipativas atuando entre A e B.Nesse momento, é provável que os alunos já tenham conhecimento suficiente para responder às perguntas com facilidade.