Energia: o que é, formas, relação com trabalho

Pujança é uma grandeza física que se guarda, isto é, a quantidade totalidade de vigor nunca muda. Em termos diferentes, entende-se que vigor é a capacidade de realizar trabalho. Existem diversas formas de vigor intercambiáveis entre si, ou seja, que podem transformar-se umas nas outras. Apesar disso, quando transformada, a vigor pode suportar degradações em razão da entropia, tornando-se menos útil a cada transformação.

No contexto da física no Ensino Médio, algumas formas de vigor são mais estudadas que outras, uma vez que:

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O que é vigor para a física?

O significado de vigor para a física é bastante abstrato: trata-se de uma quantidade que sempre é conservada, ou seja, que nunca muda, independentemente de qual seja o fenômeno estudado.

Para que um corpo possa realizar trabalho ou, ainda, mudar de temperatura, é preciso que qualquer corpo transfira secção de sua própria vigor para ele. Essa vigor transferida entre corpos pode suportar transformações, e, por isso, pode ser expressa de muitas formas: potencial, cinética, térmica, elétrica, química, nuclear e outras.

De concordância com o SI, a unidade de medida da vigor é joule (J). Por definição, 1 joule é a quantidade de vigor que precisa ser transferida para que um objeto mova-se um metro contra a ação de uma força externa de 1 N. Além do joule, existem outras unidades de medida de vigor, uma vez que a caloria.

A caloria é a vigor necessária para que, em condições normais de pressão (1 atm), 1 g de chuva sofra um aquecimento de 1 ºC. A relação quantitativa entre as unidades joule e caloria foi aferida, pela primeira vez, pelo físico James Prescott Joule (1818-1889). De concordância com as descobertas de Joule, a equivalência mecânica do calor é tal que 1 joule equivale a 4,1 cal.

Uma vez que mencionado, um corpo dotado de vigor é capaz de realizar trabalho, isto é, tem a capacidade de produzir movimento contra a ação de alguma força externa. Um exemplo disso é quando nos movemos contra a ação da força da sisudez — ao fazê-lo, adquirimos vigor potencial gravitacional. Essa vigor adquirida, entretanto, não foi criada do zero: ela foi transformada, já que, para movermo-nos contra a sisudez, nosso corpo consumiu certa quantidade de vigor no processo. Entenda, a seguir, qual é a relação entre o trabalho e a vigor.

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Formas de vigor

Existem muitas formas de vigor, por isso, neste tópico listaremos as mais importantes e descreveremos suas principais características, confira:

  • Pujança cinética: todo corpo que se move é dotado de vigor cinética. Essa forma de vigor depende do quadro da velocidade com que o corpo move-se e é proporcional à sua volume.

  • Pujança mecânica: é definida uma vez que a soma da vigor cinética com todas as formas de vigor potencial de um sistema físico. Quando não há forças dissipativas, a vigor mecânica é conservada.

  • Pujança potencial gravitacional: quando um corpo está posicionado a alguma profundeza em relação ao solo, ele apresenta vigor potencial gravitacional. Essa forma de vigor está relacionada à volume, à sisudez e à profundeza do corpo em relação ao solo.

A energia pode expressar-se de diferentes formas.
A vigor pode expressar-se de diferentes formas.
  • Pujança potencial elástica: todo corpo que tende a retornar ao seu formato original em seguida ter sido deformado apresenta uma quantidade de vigor potencial elástica. Essa vigor depende do quadro da deformação do corpo.

  • Pujança elétrica: é o nome popular usado para nomear a vigor potencial elétrica. A atração entre cargas dá origem a ela. Essa vigor depende do resultado entre as cargas e é inversamente proporcional à intervalo que as separa.

  • Pujança térmica: é a soma da vigor cinética das partículas de um corpo. Essa vigor é diretamente relacionada à temperatura absoluta do corpo, medida em kelvin. Outrossim, a transferência de vigor térmica entre corpos é chamada calor.

  • Pujança nuclear: tem origem nas forças atrativas que mantêm o núcleo atômico coeso. Quando o núcleo dos átomos é desintegrado, ele emite vigor em forma de radiação corpuscular e ondulatória.

Caso tenha maior curiosidade sobre o tema deste tópico, leia nosso texto: Formas de vigor.

Relação entre trabalho e vigor

Trabalho e vigor são grandezas de mesma dimensão, ou seja, ambas são medidas em joules. O trabalho pode ser calculado pelo resultado interno entre os vetores força e deslocamento. Portanto, a componente da força que é paralela à direção da intervalo percorrida pelo corpo contribui para a realização do trabalho, enquanto a componente perpendicular não promove qualquer realização de trabalho.

Em vermelho, vemos a projeção da força sobre a distância, que equivale ao trabalho realizado.
Em vermelho, vemos a projeção da força sobre a intervalo, que equivale ao trabalho realizado.

Em outras palavras, a secção da força que aponta na direção do deslocamento do corpo promove a transferência de vigor para esse corpo. A figura a seguir traz a fórmula usada para calcular o trabalho realizado pela emprego de uma força, confira:

F – força (N)

d – intervalo (m)

θ – ângulo entre força e trabalho (º)

Além da definição anteriormente exposta, sabemos que a realização de trabalho sobre um corpo promove uma variação de vigor cinética. Essa variação é determinada pelo teorema do trabalho e da vigor cinética, mostrado a seguir:

ECF e Eci – Energias cinética final e inicial

De concordância com esse teorema, a realização de um trabalho equivale à mudança da vigor cinética, calculada pela diferença entre a vigor cinética final e inicial.

Veja também: Manante elétrica – uma vez que calculá-la e quais são suas principais propriedades

Conservação da vigor

Uma vez que foi dito, a vigor é uma grandeza que é conservada, ou seja, a quantidade totalidade de vigor em um sistema fechado é mantida estável, no entanto, também é verdade que a vigor sofre transformações e passa a expressar-se de outras formas.

Imagine um sistema em que um skate é disposto para oscilar em uma pista de formato côncavo. Com o passar do tempo, o movimento do skate cessará, já que toda a vigor cinética e potencial gravitacional associada a ele é gradativamente convertida em vigor térmica, graças à ação das forças de atrito entre os rolamentos e também entre as rodas do skate e o solo.

Apesar de a vigor mecânica do skate ter sido reduzida, a vigor totalidade associada a ele ainda foi mantida estável: se somássemos toda a quantidade de vigor térmica produzida durante a oscilação dele, descobriríamos que não ocorre “perda de vigor”.

Apesar de não ter ocorrido perda, dizemos que a vigor mecânica que foi transformada em vigor térmica trata-se de uma vigor dissipada, mas dizemos isso porque, depois de ter sido transformada em vigor térmica, a vigor mecânica não poderá ser revertida para sua natureza original, pelo menos não integralmente. É uma vez que se a vigor tivesse perdido qualidade e agora não fosse tão útil quanto antes. O fenômeno que explica a degradação da vigor é espargido uma vez que entropia.

Graças ao fenômeno da entropia, descrito pela 2ª lei da termodinâmica, não é provável que qualquer sistema físico opere por tempo indefinido. De concordância com essa premissa, nenhuma máquina pode obter um rendimento de 100%. Em outras palavras, o moto-contínuo, também espargido uma vez que motor perpétuo, não existe. 

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Source Website: https://sacaairports.org
Categoría: o que

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