Introdução à física/Energia

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Energia (E) é uma grandeza capaz de provocar uma ação sobre um corpo. A unidade padrão da energia é o joule (j). É comum encontrar outros tipos de unidades de energia, como a caloria (cal).

Propriedades[editar | editar código-fonte]

A energia tem as seguintes propriedades:

  • Adimensional - a energia não ocupa local do espaço, assim, não possui massa ou volume;
  • Sensitiva - a energia pode ser sentida, mas não pode ser tocada;
  • Conservativa - a quantidade de energia no universo é constante, logo, a energia não se extingue ou se cria;
  • Transformativa - o tipo da energia pode ser alterado, mas nunca em um rendimento total;
  • Transferível - a energia pode ser transferida de um corpo para o outro, mas nunca em totalidade;
As luzes e os sons em uma danceteria são exemplos claros da propriedade sensitiva.

Adimensional e sensitiva[editar | editar código-fonte]

O fato de a energia não poder ser tocada, é justamente por ela não ter massa ou volume. No entanto, ela pode ser sentida. A luz (visão), o som (audição) e o calor (tato) são exemplos de energias sensitivas.

Conservativa[editar | editar código-fonte]

A energia segue o mesmo princípio da matéria: não se pode criar nem extinguir. Desta forma, para qualquer sistema é verdadeiro afirmar que a energia antes a um evento (Ei) é igual a energia depois de um evento (Ef):

Transformativa[editar | editar código-fonte]

Um tipo de energia pode-se transformar em outro, mas sempre haverá uma perda extra de energia. Podemos afirmar, então, que em uma transformação, nunca se tem 100% de energia transformada em um único tipo(ΔE):

Transformações que possuem 100% de aproveitamento são transformações em objetos ideais. Em uma transformação em objetos ideais, não há perdas extras de energia (o rendimento é igual a 100%). Tais objetos não existem, mas são bastante utilizados didaticamente.

Tipos de energia[editar | editar código-fonte]

Quanto aos tipos de energia, elas podem ser classificadas como:

Abaixo, temos uma breve explicação de cada uma:

  • Energia mecânica - Veja: energia mecânica;
  • Energia potencial gravitacional - Esta energia é acumulada em corpos que estão longe do nível do mar, e faz com que se aproximem deste (onde pode ser encontrada: rios de planalto, aviões, pássaros, etc);
  • Energia potencial elástica - Esta energia deforma os corpos através da elasticidade (onde pode ser encontrada: arcos, balões, molas, etc);
  • Energia cinética - Esta energia faz com que os corpos se movimentem (onde pode ser encontrada: planetas, vento, gases, etc);
  • Energia sonora (ou acústica) - Esta energia provoca sons através do movimento da matéria, e é totalmente associada às transformações energéticas (onde pode ser encontrada: músicas, movimentos, etc);
  • Energia luminosa - Esta energia provoca a luz (onde pode ser encontrada: estrelas, lâmpadas, materiais fluorescentes, etc);
  • Energia térmica (ou calorífera) - O acumulo desta energia faz as temperaturas se elevarem, e, assim como a energia sonora, está associada às demais energias (onde pode ser encontrada: fogo, reações químicas, etc);
  • Energia elétrica - Esta energia trata-se de correntes elétricas (onde pode ser encontrada: raios, eletricidade, etc);
  • Energia química - Esta energia é resultante de transformações da matéria (onde pode ser encontrada: reações químicas);
  • Energia magnética - Esta energia provoca a atração ou repulsão de determinados objetos (onde pode ser encontrada: imãs, bússolas, cartões de crédito, etc).
A prática de esportes está ligada às diversas energias.

Exemplos[editar | editar código-fonte]

As transformações energéticas ocorrem comumente em nosso cotidiano. Veja, abaixo, alguns exemplos:

  • Prática de exercícios físicos - Ao praticarmos exercícios físicos, a energia química (dos alimentos) presente em nosso organismo, transforma-se em energia cinética (movimento). Parte da energia química é transformada em energia térmica, o que faz com que suemos;
  • Produção de fogo por atrito - Para produzir fogo por atrito, a energia cinética deve ser transformada em energia térmica, o que fará uma faísca. Logo, a energia térmica transformar-se-á em energia química, caso a reação seja possível. Depois, a energia química transformar-se-á em energia luminosa e térmica;
  • Criação de luz no sol - a fusão de átomos de hidrogênio no interior do sol, transforma a energia química em luminosa e térmica.
  • Transformação de energia numa usina hidrelétrica - Em uma usina hidrelétrica, a energia potencial gravitacional da água faz as turbinas se moverem (energia cinética), acionando os geradores (energia magnética), e produzindo energia (energia elétrica).

Tais transformações energéticas podem ser lentas ou rápidas. A grandeza que relaciona o tempo e a transformação da energia é a potência.

Ao consumirem estes deliciosos sorvetes, estas três garotas sederão parte de seu calor.

Transferível[editar | editar código-fonte]

A energia pode ser transferida de um corpo ao outro. Em uma transferência energética, podemos notar que:

- Quando a diferença de energia é menor que zero, o corpo doou energia a outro corpo;
- Quando a diferença de energia é igual a zero, a quantidade de energia se manteve;
- Quando a diferença de energia é maior que zero, o corpo recebeu energia.

Também, é impossível um corpo doar toda sua energia - o que nos revela que não existem corpos sem energia:

Com essa propriedade, esquematizamos a lei de conservação de energia. Ela nos mostra que nas transferências energéticas, se um corpo perde uma determinada quantidade de energia, outro corpo, obrigatoriamente, adquire tal quantidade de energia, mantendo a quantidade de energia sempre constante.

Definição de joule[editar | editar código-fonte]

O joule (j) é a unidade padrão de energia. Um joule é definido pelo trabalho das forças, em que, tal é a quantidade de energia para exercer um newton de força. Sendo assim, um joule é a quantidade de energia necessária para mover um objeto de um quilograma por um metro. Abaixo, a transformação entre joules e calorias:

A definição de calorias pode ser vista aqui.