Energia Cinética
Teoria
Falaa ai galerinha bonita, tudo jóinha?! Hoje vamos dar uma olhadinha sobre os conceitos de Energia Cinética e como eles regem a física envolta da nossa vida, bora lá!!
Pensa aqui comigo, quando a gente tem um projétil sendo disparado de uma arma de mentirinha contra um alvo, como na figura abaixo:
Nesse caso, a explosão que a arminha gerou, fez com que o projétil ganhasse uma certa velocidade, o suficiente para atingir o alvo alguns metros à frente. Mas a malandragem aqui, é que essa explosão ocorreu MUUUITO rápido, tão rápido que a gente nem consegue contar. Ou seja, nesse instante a explosão transfere alguma energia pra bala, e essa energia faz com que a bala se movimente com velocidade até o alvo.
E justamente pelo fato dessa energia estar associada ao movimento/velocidade, damos o nome de Energia Cinética.
Belezoca, agora a fórmula geral que define a energia cinética, é dada como:
Repara que chamamos a energia cinética de , ela tem uma letra diferente da que a gente viu no ensino médio porque ela deriva do inglês, Kinetics, que quer dizer Cinética.
Belejóia, além disso, como a massa sempre é positiva, e a velocidade ao quadrado também será positiva, temos que a energia cinética é uma grandeza estritamente positiva, ela será nula quando a velocidade for nula, mas para qualquer outro valor a energia será sempre positiva.
Outra paradosa importante que a gente precisa conversar, é que se lembra daquelas paradinhas de unidade do SI (sistema internacional)? Então, aqui vamos usar um padrão, ok? Porque essa energia cinética sempre tem que sair em Joules . Pra isso, a velocidade sempre deve estar em metros por segundo:
E a massa deve estar em quilos:
Fora essas regrinhas, é só fazer a gente fazer as continhas que tá tudo certo!
Agora um exemplinho rapidinho só pra gente ver se tá craque mesmo, saca só:
Em alguns países onde é legal o porte de armas, a lei restringe o porte de acordo com a energia liberada no disparo. As armas domésticas possuem um limite de e um calibre , que equivale a um projétil de aproximadamente . Nesse caso, podemos descobrir a velocidade do projétil fazendo:
Logo:
Portanto:
QUE É MUUUUIITOO RÁPIDO BICHO!! CÊ TÁ DOIDO!!
Então feshow de bola pessoal, agora que a gente tá mandando ver no conteúdo, bora lá dar uma olhadinha nos exercícios.
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
TIPLER,P. - Física para Cientistas e Engenheiros Vol 1,6ª Edição, LTC,2009., pp 191 – 22.
Um pedaço de lixo espacial de tem uma rapidez de .
- Qual é a sua energia cinética?
- Qual passa a ser sua energia cinética, se sua rapidez é reduzida à metade?
- Qual passa a ser sua energia cinética, se sua rapidez é dobrada?
Passo 1
Antes de começarmos a questão precisamos passar as unidades que temos pro SI. Se não fizermos isso a energia cinética vai ter um valor diferente do valor real. Depois de passarmos para o SI vamos usar a seguinte fórmula:
Passo 2
Transformando as unidades para o SI:
Passo 3
Alternativa a)
Calculando a energia cinética
Passo 4
Alternativa b)
Se sua velocidade é reduzida a metade, temos uma nova velocidade:
Substituindo na equação da energia cinética temos:
Passo 5
Alternativa c)
Se sua velocidade é dobrado, temos uma nova velocidade:
Substituindo na equação da energia cinética temos:
Resposta
Exercício Resolvido #2
TIPLER,P.- Física para Cientistas e Engenheiros Vol 1,6ª Edição, LTC,2009., pp 191 – 26.
Você vence uma amiga, em uma corrida. No início, as duas tem a mesma energia cinética, mas ela está mais rápida do que você. Quando você eleva sua rapidez em por cento, vocês passam a ter a mesma rapidez. Se sua massa é , qual é a massa dela?
Passo 1
Pessoal, como a gente está muito atento, não vamos cometer aquele erro que é super comum que a galera comete por falta de atenção, né? Quando estamos comparando a velocidade, temos que lembrar que ela está sendo toda elevada ao quadrado!!!
Se eu tenho velocidade :
Se eu tenho velocidade :
Se ficarmos ligado nisso, vai ser tranquila essa questão
Passo 2
“No início, as duas tem a mesma energia cinética, mas ela está mais rápida do que você.”
Com essa informação já sabemos que a massa da nossa corredora é maior que a da sua amiga, pois como a velocidade dela é maior e só existem duas variáveis na energia cinética, só resta essa alternativa.
Passo 3
Aumentando a velocidade em , significa dizer que a nova velocidade é:
Após elevar em , elas ficam com a mesma velocidade. Sabendo a massa , conseguimos descobrir a massa :
Agora vamos voltar na equação das energias cinéticas e substituir .
Fazendo isso temos:
Resposta
Exercício Resolvido #3
TIPLER,P.- Física para Cientistas e Engenheiros Vol 1,6ª Edição, LTC,2009., pp 190 – 5.
Dê um exemplo de uma partícula que tem energia cinética constante mas está acelerada. Pode uma partícula não acelerada ter energia cinética variável? Caso afirmativo, dê um exemplo.
Passo 1
Uma partícula que se move ao longo de um caminho circular a uma velocidade constante tem energia cinética constante, mas está acelerando porque a sua velocidade (não se esqueça de que estamos falando de um vetor! 
) está mudando continuamente de direção.
Passo 2
Não, porque se a partícula não está acelerando, a força resultante agindo sobre ele deve ser zero e, consequentemente, nenhum trabalho é feito sobre ele e sua energia cinética deve ser constante.