Energia mecânica
Em se tratando de mecânica, temos as definições de energia cinética, potencial e mecânica. Energia é, a grosso modo, a capacidade de realizar trabalho.
A energia cinética Ec é a energia associada ao movimento. Todo corpo em movimento possui energia cinética, e como podemos ver na primeira equação, ela depende da massa do corpo e de sua velocidade.
Já a energia potencial depende da posição do corpo em relação a uma força. Temos dois exemplos principais, a energia potencial gravitacional (Epg) e a energia potencial elástica (Epe).
A energia potencial gravitacional está relacionada ao campo gravitacional no qual o corpo está imerso: quanto mais alto o corpo estiver colocado, quanto maior o campo gravitacional e quanto maior sua massa, mais energia. Imagine uma pedra caindo sobre o seu pé: se for uma pedra leve e caindo de uma altura pequena, provavelmente não vai doer, mas você não gostaria de ser atingido por uma pedra pesada caindo de uma grande altura.
Já a energia potencial elástica está relacionada com uma mola (ou elástico). Quando você atira um pedacinho de papel utilizando um elástico, você gasta energia para esticar o elástico. Enquanto o elástico estiver esticado, esta energia está armazenada nele. Ao soltar o sistema, essa energia é transferida para o projétil na forma de energia cinética. Uma mola encolhida ou esticada armazena energia potencial elástica, e a terceira equação nos mostra que a quantidade da energia depende da dureza da mola (representada pela letra k, que representa a constante elástica da mola) e do quanto a mola está comprimida ou esticada (x).
Finalmente, nós chamamos de energia mecânica a soma destes dois tipos de energia, cinética e potencial. Quando apenas forças conservativas atuam em um objeto, sua energia cinética e sua energia potencial podem variar, mas sua energia mecânica não varia. É o caso de um pêndulo ideal: no ponto mais alto de sua trajetória, ele tem apenas energia potencial, enquanto no ponto mais baixo, ele tem apenas energia cinética, mas a energia mecânica se mantém sempre constante.
Quando há forças dissipativas atuando no corpo, como por exemplo o atrito, sua energia mecânica se altera. Ela pode se reduzir caso uma parte da energia se transforme em calor (esfregue suas mãos e você terá um exemplo disso) ou aumentar caso esta força esteja cedendo energia ao corpo.
Podemos utilizar o exemplo de um carro: se seu motor estiver desligado e não houvesse nenhum tipo de atrito, em uma descida ele ganharia energia cinética (aumentaria a velocidade) perdendo energia potencial (perdendo altura) e vice-versa, mas sua energia mecânica se manteria constante. Se você pisasse no freio, o atrito faria a energia mecânica se reduzir e você poderia até parar o carro. Porém, para aumentar a sua energia mecânica (aumentando a velocidade em um terreno plano, ou mantendo a velocidade constante em uma subida) é necessário que o carro ganhe energia mecânica, o que só é possível se você utilizar um motor que vai transformar outra forma de energia em energia mecânica.
Em um motor à gasolina, é utilizada energia química contida no combustível; um carro elétrico utilizaria energia acumulada nas baterias; e seria possível até mesmo um carro que utilizasse energia solar (transformando-a em energia elétrica e utilizando-a em um motor elétrico).
Mas há um detalhe importante: quando falamos em um carro "onde não há nenhum tipo de atrito", estamos falando de uma situação hipotética, impossível de existir no mundo real. Sempre há algum tipo de atrito, seja entre os pneus e o asfalto, seja do carro com o ar, seja entre as peças mecânicas do motor e da transmissão, etc.
Assim, como todos sabemos, não é possível termos um carro que funcione sem alguma forma de energia. Até poderíamos ir de carro de um ponto no alto de uma ladeira até outro ponto ao pé desta, mas de alguma forma foi necessária alguma fonte de energia para levar o carro até o alto da ladeira.
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