Física

Unidade IV Trabalho e Energia
1. Situando a Temática
Vimos que a partir das leis de Newton podemos estudar o movimento de qualquer objeto, que não seja nem quântico e nem relativístico. No entanto, alguns problemas de mecânica podem ser resolvidos mais facilmente, em alguns casos unicamente, utilizando a energia do sistema. Assim, nesta seção nós introduziremos o conceito de energia e estabeleceremos alguns resultados para a solução de problemas em mecânica.
2. Problematizando a Temática
Nossa primeira dificuldade é justamente encontrar uma definição “fechada” para a energia. Certamente você já ouviu falar de “muitas energias”; energia elétrica, energia nuclear, energia térmica, etc. Entretanto, como seria a definição técnica que contemple todas estas coisas simultaneamente. Por causa destas dificuldades, vamos nos concentrar no ponto de vista da dinâmica.
A energia aparece de muitas formas diferentes, e por isso o conceito de energia de um sistema se torna muito amplo e difícil de precisar. Tecnicamente, a energia é uma grandeza escalar que está associada a uma dada configuração do sistema. Quando o sistema evolui de uma configuração para outra, sua energia muda. Como ponto de partida, podemos pensar que a energia é um número que está associado a uma configuração possível para um sistema composto de um ou mais objetos. Desta forma, quando uma força atua sobre o sistema fazendo com que ele seja acelerado, o número (energia) associado ao sistema muda. É essa variação que nos ajudará no estudo de alguns problemas que têm soluções complicadas quando tratados apenas com as leis de Newton. Neste capítulo vamos nos ater a uma única forma de energia: energia mecânica.
3. Energia Cinética
A energia cinética é a energia associada ao movimento de um cor- po. Quando um objeto de massa m se move com velocidade v→ , dizemos que ele possui uma energia cinética, K, definida como: mvK= (energia cinética) (4.1) onde v = | v → |. Desta forma, quanto maior for a