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FÍSICA 10 SUMÁRIO: Formas básicas de energia: energia cinética e energia potencial. Energia interna como a soma das energias cinética interna e potencial interna. Resolução de exercícios e problemas para Consolidação dos conteúdos lecionados. 3

FÍSICA 10 ENERGIA MEC NICA E ENERGIA INTERNA SISTEMA Corpo, região ou conjunto de partículas que são o objeto de estudo. Existem apenas duas formas básicas de energia: • energia cinética • energia potencial 4

FÍSICA 10 ENERGIA CINÉTICA Energia associada ao estado de movimento de um objeto. Qualquer corpo em movimento possui energia cinética e quanto maior for a sua velocidade maior será a quantidade de energia cinética que possui. A linha de um gráfico de Ec em função de v 2 é uma reta que passa na origem sendo o declive igual a m/2, enquanto a de um gráfico de Ec em função de v será uma parábola. 5

FÍSICA 10 Exercício resolvido Determine a energia cinética de uma bola de ténis de massa 200 g num serviço com uma velocidade de intensidade 55, 0 m s– 1 (198 km h– 1). Considere apenas o movimento de translação da bola. Proposta de resolução O primeiro passo é converter a massa em unidade do SI: m = 200 g = 0, 200 kg Sendo A energia cinética da bola de ténis é 303 J. 6

FÍSICA 10 Exercício proposto Um corpo com uma velocidade de intensidade 7, 0 m s– 1 tem uma energia cinética de 180 J. Se o mesmo corpo tiver uma velocidade de intensidade 12, 0 m s– 1, determine a sua energia cinética. 7

FÍSICA 10 Proposta de resolução Como com os primeiros dados é possível determinar a massa do corpo: Com a mesma expressão é, agora, possível determinar a energia cinética nas segundas condições: A energia cinética do corpo é 5, 3 x 102 J. 8

FÍSICA 10 Energia potencial Energia armazenada num sistema em consequência da sua posição ou condição. Nos eletrões na nuvem eletrónica de um átomo, a interação entre as partículas com carga elétrica origina uma energia potencial elétrica. Numa mola esticada a alteração da sua forma cria uma energia potencial elástica. A água armazenada numa barragem apresenta energia potencial gravítica (Epg), que resulta da interação da água com a Terra. 9

FÍSICA 10 ENERGIA MEC NICA A soma da energia cinética com a energia potencial de um sistema designa-se energia mecânica (Em) de um sistema. 10

FÍSICA 10 Exercício resolvido Uma criança de massa 15, 0 kg inicia o seu movimento no topo de um escorrega, com uma energia potencial gravítica de 195 J, e atinge a base com uma velocidade de 5, 0 m s– 1 e uma energia potencial gravítica nula. Determine a energia mecânica inicial e final da criança. 11

FÍSICA 10 Proposta de resolução No topo do escorrega, a criança só possui energia potencial gravítica porque ainda não está em movimento. Quando atinge a base do escorrega, a criança só possui energia cinética, pois a energia potencial gravítica é nula. 12

FÍSICA 10 Exercício proposto Num jogo de voleibol, uma bola, de massa 270 g, passa entre dois jogadores da mesma equipa. No ponto mais alto da trajetória, a bola possui uma energia mecânica de 15, 0 J. Considerando que a energia mecânica da bola se mantém constante e que no lançamento a sua energia potencial gravítica é nula, determine a velocidade com que ela é lançada, considerando apenas o seu movimento de translação. 13

FÍSICA 10 Proposta de resolução 14

FÍSICA 10 ENERGIA INTERNA Energia que tem em conta a estrutura do sistema que é constituído microscopicamente por muitas partículas. Para a energia interna contribuem duas formas básicas de energia: • a energia potencial interna - resulta das várias interações entre as partículas que constituem o sistema a nível microscópico; • a energia cinética interna - associada ao movimento das partículas que constituem o sistema a nível microscópico. 15

FÍSICA 10 Maior massa (m) ↓ maior o número de partículas que constitui o sistema ↓ maior número de interações ↓ maior energia potencial interna. A energia interna é maior no gobelé que tem maior massa. Maior temperatura (T) ↓ maior agitação das partículas ↓ maior energia cinética média interna A energia interna é maior no gobelé que se encontra a temperatura mais elevada. 16

FÍSICA 10 Exercício resolvido Considere os sistemas A, B e C, apresentados a seguir, que revelam diferentes valores de energia interna. 1. De entre os sistemas A e B, qual possui maior energia interna? Justifique. 2. De entre os sistemas A e C, qual possui maior energia interna? Justifique. 17

FÍSICA 10 Proposta de resolução 1. O sistema B tem maior energia interna que o sistema A porque possui maior massa, ou seja, possui maior energia potencial interna. 2. O sistema C tem maior energia interna que o sistema A porque possui maior agitação das partículas, ou seja, possui maior energia cinética interna. 18

FÍSICA 10 Exercício proposto Considere duas garrafas de água, uma de 0, 30 L e outra de 1, 00 L. Se ambas se encontrarem no frigorífico à temperatura de 8 ºC, qual apresenta valor mais elevado de energia interna? Justifique. Proposta de resolução A que apresenta maior energia interna é a garrafa de 1 L pois ambas se encontram à mesma temperatura, logo, possuem a mesma energia cinética interna, no entanto, como esta tem mais massa de água apresentará maior energia potencial interna. 19