Manifesto Ciência Livre

Manifesto Ciência Livre.

Esse link marca a reabertura do blog (risos). Espero começar a publicar periodicamente. Sobre o link, ele fala sobre ciência livre o que é e a importância de se praticar ciência livre. O texto não é de minha autoria, é do blog arsphysica, que acompanho e gosto, recomendo a leitura.

Conservação da Energia Mecânica

Bem, como primeiro post gostaria de falar sobre esse assunto que é um princípio bastante geral, muito importante na física que é o da conservação da energia. Mas antes de chegar lá vamos dar alguns passos, primeiro vou definir uma grandeza física dessa forma:

Que é o trabalho de uma força em um certo percurso. Mas também sabemos que o trabalho resultante pode ser calculado através da força resultante e da 2ª Lei de Newton:

e ainda da equação de Torricelli

que podemos fazer

Então no trabalho total teremos:

Substituindo então na fórmula do trabalho o valor da força resultante e de encontrados teremos:

Mas lembrando que é a energia cinética, nós temos, então, que o trabalho total em um trecho na verdade mede a variação de energia cinética (ou variação da velocidade) do corpo durante aquele trecho, então podemos fazer:

Chegando, então, no teorema trabalho-energia cinética. O que nos faz concluir que o trabalho tem unidade de energia, logo o trabalho é energia, energia transferida ou transformada. Para entendermos melhor o que esse teorema quer dizer pensemos num exemplo, um corpo qualquer, e.g., uma pedra, ao ser erguida até uma certa altura vai possuir energia potencial gravitacional,  , se soltarmos essa pedra sua energia potencial gravitacional passa a diminuir, pois sua altura em relação ao solo começa a reduzir, mas sua velocidade que no início era zero agora passa a adquirir valor diferente de zero. Em outras palavras,  a energia potencial gravitacional está diminuindo e a energia cinética está aumentando, uma energia está se convertendo na outra, mas quem está fazendo isto? O trabalho,  neste caso o trabalho da força peso.

Então podemos pensar o seguinte, no começo a pedra só possuia energia potencial gravitacional, depois esta vai diminuindo e o corpo vai adquiridno energia cinética até o ponto, logo antes da pedra atingir o chão, toda sua energia potencial terá se convertido em energia cinética, logo (é difícil fugir dos ‘logo’ e ‘então’ ) podemos ver que nesse processo existiu uma quantidade de energia que se conservou, poderíamos ter feito um exemplo análogo com um bloquinho preso a uma mola e veríamos que toda a energia potencial elástica adquirida ao comprimirmos o bloco seria liberada em forma da energia cinética que o corpo adquiriria. Então chegamos a um resultado muito importante da física, vamos dizer que a soma das energias cinética e potencial é uma certa quantidade, , essa quantidade é a energia mecânica. De fato essa quantidade se conserva mesmo onde parece haver dissipação de energia, como onde há atrito, se somarmos a energia transferida em forma de calor ainda teremos uma quantidade total de energia constante durante o processo.

Então (de novo ) chegamos a um princípio geral – que pra mim mostra a beleza da ciência,  vou dizer como, neste caso com “pouca coisa” podemos chegar em um resultado interessante e importante e até fazer previsões sobre o fenômeno estudado, ou seja com “pouca coisa” conseguimos fazer “muita coisa” e isto é realmente belo, pois simplifica os estudos.  O princípio é o da conservação da energia mecânica que é cheio de exemplos, conforme a gente estudou exaustivamente ao menos no 1º ano do ensino médio.