Explique o processo de conversão de energia elétrica em energia mecânica em um motor elétrico.

Energia mecânica: tudo sobre a energia produzida pelo trabalho!

• O que significa energia mecânica?
• Tipos de energia mecânica
• Princípios da conservação da energia mecânica
• Dispositivos que convertem energia mecânica em energia elétrica

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Quando vamos pegar a estrada para as sonhadas férias de verão, geralmente calculamos o consumo de combustível que o carro terá para percorrer a distância da origem até o nosso destino final. Para isso, levamos em consideração vários fatores, entre eles, o peso do carro e a velocidade média dessa viagem.

Quando um corpo — seja ele um carro ou qualquer outro objeto — realiza um trabalho, podemos dizer que ele utilizou a energia mecânica para essa tarefa.

Hoje, vamos aprender um pouco mais sobre uma das matérias mais recorrentes nas provas de Física do Enem, de vestibulares e até das provas escolares. Você vai descobrir quais são os tipos de energia mecânica existentes, quais as fórmulas para calcular essas energias e muito mais.

Venha com a gente!

O que significa energia mecânica?

A energia mecânica é a capacidade de um corpo realizar algum trabalho. Ou seja, a capacidade de entrar em movimento, seja por meio da propulsão de uma mola, do efeito da gravidade ou de uma outra força exercida sobre esse objeto.

Quando essa aptidão para realizar um trabalho está relacionada ao movimento, chamamos de energia cinética (ou energia atual). Se esse trabalho estiver relacionado com a posição do corpo, chamamos de energia potencial.

A energia potencial, por sua vez, pode ser dividida em dois tipos: a energia potencial gravitacional e energia potencial elástica. Vamos ver com um pouco mais de detalhes cada uma delas.

Tipos de energia mecânica

Como já falamos, existem três tipos de energia mecânica: a energia cinética, a energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica.

A primeira delas, a energia cinética, é o resultado da transferência de energia de um sistema que é capaz de movimentar um corpo. O carro, por exemplo, depende da energia gerada em seu motor ser transferida para as rodas, dando início ao movimento. Dá-se o nome de energia cinética essa capacidade do carro se movimentar.

A fórmula para calcular a energia cinética leva em consideração a massa do corpo e a velocidade de movimento. Portanto, para calculá-la, utilizamos a seguinte fórmula:

Ecin=〖m.v〗^2/2

Lembrando que:

• m = massa
• v = velocidade

Já a energia potencial gravitacional tem relação direta com a gravidade exercida sobre os corpos na Terra. Por exemplo, se a corda que está içando um bloco de concreto se romper e acontecer a queda desse objeto, podemos dizer que a energia sobre esse corpo é uma energia potencial gravitacional.

Logo, a fórmula para esse cálculo levará em consideração a massa do corpo, a aceleração provocada pela força gravitacional e pela altura que o corpo se encontra em relação ao chão ou ao ponto de chegada. Teremos, então, a seguinte fórmula:

Epg = m.g.h

Sendo:

• m = massa
• g = aceleração da gravidade
• h = altura do corpo em relação ao ponto de chegada

Por fim, a energia potencial elástica, como o próprio nome já diz, tem relação com a energia transferida de uma mola sobre um determinado corpo. Por exemplo, se o bloco de concreto anterior estiver comprimindo uma mola e a mola for capaz de colocar esse objeto em movimento, temos a energia potencial elástica.

Para esse cálculo, a fórmula leva em consideração o deslocamento provocado e a constante elástica presente na mola. Sendo assim, a fórmula para esse tipo de energia é:

Epel= 〖k.x〗^2/2

Lembrando que:

• K = constante elástica
• X = deslocamento da mola

Princípios da conservação da energia mecânica

Já sabemos que é impossível “criar” um tipo de energia. Sabemos que as energias são transferidas de um corpo para o outro, como o Sol que transfere sua energia por meio da luz e do calor. Assim, uma planta, por exemplo, consegue absorver a energia solar e transformá-la a seu favor.

O princípio da conservação da energia mecânica fala que os corpos permanecem apenas com forças conservativas em um sistema isolado. Ou seja, um corpo em queda livre perderá sua energia potencial gravitacional mas ganha velocidade, de maneira a aumentar sua energia cinética.

Em casos em que não há atritos, a perda de energia potencial gravitacional será igual ao aumento da energia cinética. Da mesma forma, se um objeto for lançado para o alto, o ganho de energia potencial gravitacional entre dois pontos é o mesmo que a diminuição cinética.

Dispositivos que convertem energia mecânica em energia elétrica

Como dissemos, um tipo de energia pode ser transformado em outro tipo. Assim, é possível transformar energia mecânica em energia elétrica. Isso é bastante comum nos geradores elétricos utilizados para suprir a demanda de eletricidade quando a companhia de luz apresenta falhas na rede elétrica ou quando não há a prestação desse serviço, por exemplo.

O tipo mais comum de gerador elétrico é o dínamo. Ele tem esse nome graças à palavra grega “dynamis”, que significa força. Esse objeto é capaz de transformar a energia mecânica em elétrica. O dínamo utiliza basicamente um ímã fixo e um ímã móvel, rodeado por uma bobina elétrica (geralmente um fio de cobre enrolado em espiral) sem que a bobina tenha contato com o ímã.

Esse mecanismo converte a energia mecânica presente na rotação de seu eixo, que utiliza a intensidade eletromagnética produzida pelos ímãs para atravessar a bobina que, ao ser conectada às cargas, promove a circulação de correntes elétricas pelos fios.

Estudar Física, além de ser fantástico, é muito útil para entendermos os fenômenos naturais que nos cercam. Utilizamos a Física com tanta frequência em nosso cotidiano que às vezes nem percebemos. Ao atravessarmos uma rua, precisamos calcular, mentalmente, a distância e a velocidade do carro que está circulando. Ao lançar algum objeto precisamos considerar a força da gravidade, a variação e o atrito causados pelo vento, etc.

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