Este artigo discute sobre os usos da energia mecânica. A energia possuída por objetos em virtude de sua posição e movimento é chamada de energia mecânica.
A energia mecânica está presente em abundância e podemos observá-la em quase todos os aspectos da nossa vida. Tudo ao nosso redor pode possuir energia mecânica. Neste artigo vamos discutir sobre usos e diferentes tipos de energia mecânica.
Usos da energia mecânica
Os usos da energia mecânica são incontáveis. Embora discutiremos alguns dos usos mais comuns da energia mecânica. Eles são dados abaixo-
Dirigindo um carro
O carro possui energia cinética por causa de sua massa e velocidade. Portanto, é um exemplo de objeto com energia cinética.
Girando uma maçaneta de porta
Girar uma maçaneta de porta requer energia cinética rotacional. A velocidade de rotação da maçaneta da porta e seu momento de inércia se combinam para fornecer a energia cinética rotacional.
Martelando um prego
Martelar um prego pode ser um exemplo de energia potencial sendo convertida em energia cinética. À medida que o martelo desce, a energia potencial diminui e a energia cinética do martelo aumenta. Esta energia cinética é então transferida para o prego que se desloca dentro da parede/madeira.
Respiração
A inspiração e a expiração são resultado da contração e relaxamento do diafragma. O processo de inspiração e expiração é um exemplo de energia potencial elástica.
Correndo e caminhando
Correr e caminhar são exemplos de energia cinética.
Avião voando no ar
Avião voando a uma certa altitude tem uma energia potencial. A magnitude das mudanças potenciais com a altitude da aeronave. Ambos são diretamente proporcionais entre si.
Andar de bicicleta
Andar de bicicleta é um exemplo de energia cinética. Quanto maior a velocidade da bicicleta maior será sua energia cinética.
Top girando no chão
Um pião girando no chão possui energia cinética rotacional. O momento de inércia do topo e sua velocidade de rotação darão o valor da energia cinética rotacional.
Sistema de suspensão usado em automóveis
O sistema de suspensão utilizado em automóveis possui um elástico energia potencial armazenada neles. Essa energia ajuda os automóveis a sobreviver em estradas esburacadas, pois o sistema de suspensão atua como um amortecedor.
Pêndulo com movimento de vai e vem
Um balanço pêndulo é um exemplo de energia potencial sendo convertida em energia cinética ao longo de seu curso de movimento.
Jogando uma bola
Jogar uma bola no ar é um exemplo de conversão de energia novamente. A energia cinética da bola é convertida em energia potencial quando a bola atinge seu apogeu (altura máxima atingida). E então a energia potencial é convertida de volta em energia cinética à medida que desce.
Usando um machado para cortar árvore
O machado possui energia cinética que é transferida para a árvore para corte.
Jogando um objeto do terraço de um prédio
Este objeto fica sob a influência da energia potencial gravitacional quando começa a descer. A gravidade continua puxando o objeto para baixo até o impacto.
De pé em um elevador
Ficar em um elevador é um exemplo de energia potencial gravitacional. Se as cordas do elevador forem quebradas, haverá queda livre.
Operando uma turbina
A turbina gira como resultado da energia cinética sendo transferida para as pás da turbina. Esta energia cinética é possuída por vapor/água ou qualquer fluido de trabalho usado nesse processo.
O que é energia mecânica?
Como discutimos na seção acima, mecânico A energia pode ser definida como a energia possuída por um objeto devido ao seu movimento ou posição.
Este tipo de energia é responsável pela mobilidade das coisas. Existem muitos tipos de energia mecânica, discutiremos sobre eles em seções posteriores.
Tipos de energia mecânica
A energia mecânica é classificada amplamente em três tipos. Esses tipos são classificados com base no movimento ou posição do objeto.
Vejamos os diferentes tipos de energia mecânica -
- Energia potencial– Este tipo de energia existe quando a posição do objeto está a uma certa distância acima do solo. A energia potencial é possuída pelo objeto em virtude de sua altura/posição em relação ao solo. Ou seja, a energia potencial é uma função da altura/posição do objeto em relação ao solo. Matematicamente, a energia cinética pode ser dada como
PE=mg
Onde,
m é a massa do objeto
g é a aceleração da gravidade
h é a altura do objeto em relação ao solo
- Energia cinética– Este tipo de energia existe devido ao movimento do objeto. A energia cinética é uma função da massa e do quadrado da velocidade. A fórmula para a energia cinética é discutida na seção abaixo
KE = 1/2 mv2
Onde,
m é a massa do objeto
v é a velocidade do objeto
- Energia da primavera– Este tipo de energia existe devido à posição/elasticidade da mola. Mais a corda é esticada ou comprimida a partir de sua posição de repouso, o minério será a energia da mola possuída pela mola. A energia da mola é diretamente proporcional ao deslocamento da mola. A fórmula para a energia da mola é dada abaixo-
SE = 1/2 kx2
Onde,
k é o coeficiente de rigidez do material
x é a quantidade de deslocamento que o material sofre
Quais são os tipos de energia potencial?
A energia potencial também é classificada em dois tipos. Vamos ver quais são os tipos de energia potencial-
- Energia potencial gravitacional- Este tipo de energia potencial existe em virtude da posição/altura do objeto em relação ao solo. A magnitude da gravidade energia potencial é diretamente proporcional à altura do objeto do solo.
- Energia potencial elástica– Este tipo de energia potencial existe em virtude da condição do objeto. A condição depende do material do objeto. Podemos dizer que a energia da mola é um tipo de energia potencial em si.
Créditos da imagem: Penny Mayes, Reconstituição do tiro com arco medieval, CC BY-SA 2.0
O que é energia cinética rotacional?
Como o nome sugere, a energia cinética rotacional de um objeto é a energia cinética possuída por um objeto quando o objeto está em movimento rotacional. O conjugado da massa é a inércia e para a velocidade linear, o conjugado é a energia rotacional.
Semelhante à energia cinética, se o objeto tiver maior momento de inércia e maior velocidade rotacional, a magnitude da energia cinética rotacional será maior. Matematicamente, a energia cinética rotacional pode ser dada por:
RE = 1/2 I ω2
Onde,
I é o momento de inércia do objeto
Omega é a velocidade de rotação do objeto.
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