Relação com o movimento dos corpos
Energia cinética é uma das formas da energia mecânica. Ela é definida como energia de movimento, pois está relacionada com o estado de movimento de um corpo.
Variando de acordo com o movimento e a massa do corpo, esse tipo de energia tem sua existência condicionada à velocidade, uma vez que nos corpos em repouso ela não existe, pois a velocidade é nula.
Essa vertente de energia depende da relação entre corpo e o ponto referencial do observador. Se houver velocidade, haverá energia cinética. Portanto, não trata-se de uma energia invariável.
Trata-se de um tipo de energia mecânica que é determinada em função da massa do corpo em movimento, medida em quilogramas (kg), e da velocidade desenvolvida por ele, medida em metros por segundo (m/s).
Quando o carrinho da montanha-russa desce,a energia potencial diminui, transformando-se em energia cinética. (Foto; Pixabay)
Esse tipo de energia pode ser transferida entre objetos, ou ainda transformada em outros tipos. Para um corpo adquirir movimento inicial é necessário a aplicação de uma força que o impulsione, chamada Trabalho.
Em Física, Trabalho é a quantidade de energia utilizada na execução de uma atividade. Além disso, é definida como o produto da força aplicada sobre um corpo e o deslocamento sofrido por ele.
Levando em conta que a energia cinética é a energia que o um corpo produz ao efetuar um deslocamento ou quando deforma outro corpo, é possível afirmar que trata-se do tipo de energia que o corpo adquire quando realiza Trabalho.
Fórmula da energia cinética
A equação que calcula a força cinética resulta do estudo do Trabalho produzido por uma força mecânica, aplicada sobre um corpo em repouso ou em movimento, de modo que cause a alteração de sua velocidade.
Para que haja energia cinética é preciso que os corpos se movimentem, alterando a sua velocidade, seja causando aceleração ou retardamento. Logo, se a aceleração for nula, o corpo não apresenta energia.
A energia cinética pode ser representada através da seguinte equação:
Fórmula para calcular a energia cinética.
Onde:
Ec = Energia Cinética (K ou J)
m = massa do corpo (kg)
v² = velocidade (m/s)
Levando em conta que a energia cinética se altera a depender da velocidade, um corpo com massa de 20kg, por exemplo, em uma velocidade de 10 m/s possui energia cinética de 1000J. No entanto, se esse mesmo corpo estiver em velocidade de 15m/s, a sua energia dele será de 2250J.
Vale ressaltar que a massa do corpo também interfere em sua energia cinética, de modo que outro corpo nas mesma velocidade do exemplo acima, mas que possua massa diferente, terá sua energia cinética alterada.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida adotada para a energia cinética é o joule (J). A unidade recebeu essa denominação em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule.
Teorema Energia Cinética - Trabalho
Para que haja energia cinética é preciso que o corpo sofra uma variação na sua velocidade e para alterar a velocidade de um corpo é necessário que um trabalho seja realizado sobre ele. Portanto, a energia cinética está diretamente ligada ao trabalho.
Imagine um corpo que esteja em movimento e passe pelo ponto A com determinada energia cinética. Caso uma força seja exercida sobre esse corpo e sua velocidade seja alterada, ao passa pelo ponto B sua energia cinética será outra.
Isso ocorre porque quando uma força é aplicada sobre o corpo, ela realiza trabalho, que corresponde à variação da energia cinética entre os dois pontos.
Essa variação na velocidade do corpo que faz com que sua energia cinética varie é explicada pelo teorema do Trabalho – Energia Cinética e pode ser descrita da seguinte forma:
“O trabalho total realizado sobre um corpo que se desloca entre os pontos A e B é igual à variação da energia cinética entre esses dois pontos.”
Onde:
m: Massa (kg)
Vf²: velocidade Final do corpo (m/s)
Vi²: velocidade Inicial do Corpo (m/s)
De acordo com o Teorema da Energia Cinética, o trabalho realizado sobre um objeto é exatamente igual à variação da energia cinética sofrida por ele.
Desse modo, à medida em que uma força é aplicada a favor do movimento de um corpo, há aumento de velocidade, que leva ao aumento de energia cinética. Assim se estabelece a relação entre energia cinética e trabalho.
Energia mecânica
Energia mecânica é aquela produzida a partir do trabalho de um corpo e pode ser transferida para outro. Resultante da transferência de energia do sistema que põe o corpo em movimento, energia cinética é uma das partes utilizadas na soma da energia mecânica.
Além da energia cinética, também faz parte do conceito de energia mecânica, a energia potencial que é composta pela energia potencial elástica mais energia potencial gravitacional.
Ou seja, a energia mecânica é o resultado da soma da energia cinética (energia produzida pelo movimentos dos corpos) mais a energia gravitacional ou energia potencial elástica (energia produzida pela da interação dos corpos, associada com a posição dos mesmos).