Energia Cinética (Ec) – Definição, Fórmulas e Exemplos

energia cinetica exemploDefinição da Energia Cinética (Ec)

A energia cinética é a energia associada com a movimentação de um objecto. Quanto mais depressa algo se movimentar, maior é esta energia. Deste modo, um objecto estático não produz energia cinética. Esta energia não inclui outras formas de energia, tais como a energia potencial ou a termal.

A Ec é calculada através do produto da massa do objecto (m) e a sua velocidade (v) ao quadrado, a dividir por dois:

Formula da energia cinetica

A Ec (uma quantidade de escala) nunca pode ser negativa, pois nem m nem v2 podem ser negativos. A energia cinética pode também ser definida como o esforço necessário para acelerar um objecto do seu estado de imobilidade para a velocidade corrente. A unidade desta energia, tal como todas as outras formas de energia, é o Joule (J).

Fórmula da Energia Cinética

Ao estudar as bases da física, um dos primeiros conceitos com que se irá deparar é a energia cinética. De todas as formas de energia, existem duas formas nas quais todas as outras formas de energia podem ser classificadas; a energia cinética e a energia potencial de um corpo ou sistema. Neste artigo, será explicar o conceito de energia cinética e apresentado as diferentes fórmulas de energia cinética relacionadas com as massas e corpos rígidos em movimentos lineares e rotativos.

O que é a energia Cinética?

Um dos conceitos mais alusivos a ter em conta, na física, é a “Energia”. A energia continua a tomar várias formas e tudo o que acontece neste mundo é resultado de uma mudança de energia subtil ou grande. Existe uma fórmula para calcular a quantidade de energia em cada uma das suas formas. Aqui, concentramo-nos na energia cinética.

De forma rude, a energia cinética é a energia que um objecto possui devido à sua movimentação relativa a uma tabela de referência. A energia cinética é definida como a quantidade de força necessária para acelerar um objecto do seu estado de imobilidade para uma velocidade em particular. É essa quantidade extra de energia que adquire devido ao esforço de movimento. A energia cinética, estando ligada à movimentação, tem sempre um componente de velocidade na sua fórmula. A palavra “cinética” vem da palavra grega “kinesis”, que significa movimento.

Existem duas formas de mecânica que irá estudar. Uma é a mecânica clássica Newtoniana, e a outra é a mecânica relativista. A mecânica relativista corresponde à forma precisa de mecânica que alimentou a mecânica Newtoniana, que apenas é útil quando as velocidades dos objectos são muito menores do que a velocidade da luz. Vejamos qual é a forma da energia cinética de acordo com a mecânica Newtoniana na seguinte secção.

Fórmula de Energia Cinética para Massas ou Corpos Rígidos

A fórmula da energia cinética para massas ou corpos rígidos que se movimentem a velocidades não relativistas (velocidades bastante inferiores à velocidade da luz) é a seguinte:

Formula da energia cinetica

M corresponde à massa ou corpo rígido e V à velocidade à qual este se move. A unidade de energia é “Joule”. Deixe-me ilustrar como utilizar esta fórmula com um exemplo.

Considere que um objecto com a massa de 80 kg se movimenta à velocidade de 40 km/s. Deste modo, para calcular a energia cinética de um objecto com a fórmula acima descrita, terá de substituir o valor da velocidade e a massa da fórmula. Se substituir estes valores,

Ec do Objecto = 172 x 80 kg x 40 km/s = 64000 Joules

Como pode ver, basta substituir os valores e calcular. A mesma formula pode ser expressada em termos de ímpeto, da seguinte forma:

Ec = P2 /2M

Onde P é o ímpeto do corpo e M é a sua massa.

Fórmula de Energia Cinética Rotativa´= ½ Z I X Ɯ2

I corresponde ao “Momento de Inércia do corpo e Ɯ é a velocidade angular. Para calcular a energia cinética de um corpo terá de calcular o momento de inércia desse corpo e a sua velocidade angular.

Fórmula de Energia Cinética Relativista

Se lidar com velocidades relativistas, a fórmula de energia cinética com base nas mecânicas Newtonianas não será útil. A fórmula de energia cinética relativista é a seguinte:

KErelativa = m ƴ c2 – mc2

Onde ƴ = 1/( Ѵ (1-v2/ c2), “c” é a velocidade da luz, “m” é a massa do objecto, e “v” é a velocidade do objecto de acordo com uma tabela de referência. Para calcular KE, basta substituir valores desta fórmula.

Sugere-se que derive cada uma destas fórmulas de energia cinética. Isso não irá apenas profundar o seu conhecimento sobre este conceito, como irá eliminar a necessidade de relembrar a fórmula. Um livro que poderá ajudar o seu entendimento é o primeiro volume de “Feynman Lectures of Physics”, onde o perito da Física a explica como deve ser! Esperamos que este artigo tenha clarificado o conceito de energia cinética e que tenha entendido como calcular a energia cinética com as fórmulas dadas.

 

Exemplos de Energia Cinética

energia cinéticaA energia cinética é a energia do movimento. Também é referida como energia em movimento, ou como o esforço necessário para deslocar um objecto do seu estado de repouso para uma acção/movimento. Matematicamente, a energia cinética é calculada como sendo ½ da massa de um corpo, multiplicada pela velocidade do corpo ao quadrado, KE =  ½ mv2.

Qual é a Origem do Termo Energia Cinética?

O termo é originário das palavras gregas kinesis (movimento) e energia (esforço activo). Juntas, estas duas palavras traduzem-se para “Movimentação através do esforço activo”. De forma mais simples, qualquer coisa, corpo, objecto, etc., que tenha massa e que se mova tem algum tipo de energia cinética.

Como é Transferida a Energia?

Um dos conceitos subjacentes à energia cinética é a transferência da energia de uma forma para outra.  Quando uma massa ou corpo não se movimenta (está estático) considera-se que tem energia potencial. Quando é aplicado um esforço sobre este objecto, a potencial energia torna-se em energia cinética. Uma vez transferida, a energia cinética de um objecto pode ser convertida para outras formas, tais como energia potencial, gravitacional, ou elástica.

Quais São os Tipos de Energia Cinética?

Existem dois tipos de energia cinética, translacional e rotativa. A energia cinética translacional é contida ou possuída por um corpo que se movimenta a direito. A energia cinética rotativa é a energia contida num objecto que roda.

Quais São Alguns dos Exemplos de Energia Cinética?

energia cinetica exemplo

Qualquer objecto que se mova tem energia cinética. Alguns exemplos de energia cinética são:

  • Um planeta a girar à volta do sol
  • Um veículo que se move
  • Água a cair num rio ou numa cascata
  • Eléctrodos a movimentarem-se num núcleo
  • Uma pessoa a correr ou a andar
  • Uma criança a escrever num computador
  • Um avião a voar
  • Uma pessoa a nadar
  • Um bebé a gatinhar

Existem centenas de exemplos. Para determinar se um objecto tem energia cinética, lembre-se simplesmente que qualquer objecto em movimento tem um nível de energia cinética.

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