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Estudando os conceitos de trabalho, energia e potência

Toda atividade que ocorre no universo acontece devido à energia, que é única, embora se manifeste de diversas formas

No nosso cotidiano, empregamos constantemente a palavra “energia”. Fala-se de fontes de energias alternativas e da necessidade de se economizar energia. Mas afinal, o que significa isso?

O que é energia?

Existem corpos que, em determinadas condições, apresentam capacidade para interagir com outros, provocando-lhes alterações. A essa capacidade pode-se chamar de energia.

Entende-se por energia, pois, a capacidade que um corpo tem de produzir alterações. Do ponto de vista físico, diz-se que ela é a capacidade que um corpo possui de realizar um trabalho mecânico (levantar um peso, por exemplo), emitir luz ou gerar calor.

Toda atividade que ocorre no universo acontece devido à energia, que é única, embora se manifeste de diversas formas. No Sistema Internacional de Unidades, a energia é medida em joules (J).

Pode-se agrupar as diversas manifestações da energia em:

  • energia química;
  • energia térmica;
  • energia mecânica;
  • energia elétrica;
  • energia magnética;
  • energia radiante ou solar.

Força e a energia cinética

Como podemos determinar matematicamente se uma máquina está em funcionamento ou não? E, caso esteja, como podemos determinar com que intensidade ela o faz?

Máquinas e motores devem cumprir duas finalidades: aplicar forças e fazer com que os pontos de aplicação dessas forças se movimentem sobre trajetórias previamente calculadas.

O primeiro a comentar essa observação, que hoje pode parecer banal, foi o matemático, engenheiro e físico francês Gustave-Gaspard Coriolis (1792-1843).

Trabalho mecânico

Em 1829, Coriolis publicou um texto cujas ideias deram origem ao atual conceito de trabalho mecânico e de energia cinética.

Para entendê-lo, devemos observar o comportamento de um corpo em repouso, sobre o qual, em um instante qualquer, passa a agir uma força constante.

A Segunda Lei da Dinâmica garante nesse caso:

F = m . a

Multiplicando ambos os membros dessa relação pelo deslocamento (ΔS) que o corpo consequentemente realiza na direção e no sentido dessa força, obtém-se a seguinte expressão:

F. ΔS = m . a . ΔS

Interação entre corpos

Como a máquina que funciona é, em linguagem popular, a que trabalha, Coriolis decidiu chamar o produto F. ΔS de “trabalho mecânico produzido por uma força constante que atua na direção e no sentido do movimento”.

Assim, para Coriolis:

A energia é o que permite aos corpos interagirem uns com os outros e o que, portanto, ativa as máquinas.

O trabalho de uma força mede a energia a ser transferida ou transformada pelo objetivo, ou pela máquina, ao interagir com outro corpo.

Os símbolos internacionais mais frequentemente usados para essas duas grandezas são, atualmente, a letra grega tau, de símbolo τ (T), para o trabalho, e a letra grega epsílon, de símbolo ε (E).

No Sistema Internacional de Unidades (Si), tanto a unidade de trabalho quanto a de energia cinética correspondem ao produto newton x metro.

Potência de uma força

As transferências enérgicas são realizadas ao longo do tempo. Para relacionar a variação com tempo tempo, define-se uma nova grandeza física, que considera não somente a energia transferida ou transformada, mas também o tempo para que essa transferência ou transformação aconteça.

Em Física, potência de uma força, ou simplesmente potência, é a grandeza que mede a levolidade com que uma força realiza um trabalho, ou seja, a potência mede a velocidade com que se transfere, ou se transforma, a energia.

Simbolizada aqui por P, a potência é calculada fazendo:

P = τ / Δt (variação de tempo)

A unidade de potência no SI é o watt, indicada por W, denominação com a qual se homenageia o escocês James Watt (1736-1819). Ele modificou as máquinas a vapor construídas meio século antes em novos dispositivos capazes de ampliar a produção industrial velozmente.

De acordo com a definição de potência, 1W corresponde à transferência de 1 J a cada segundo. Como as máquinas atuais costumam ter potências de milhares ou mesmo de milhões de watts, utilizam-se os múltiplos do watt: o quilowatt (kW), que corresponde a mil watts, e o megawatt, que corresponde a um milhão de watts.

Dicas Enem

A energia é comumente cobrada nas questões de Física do Enem e dos demais vestibulares. Aprofunde seus conhecimentos.

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Escrito por Bruna Aieta

Se dedica à educação desde universitária na Faculdade de Jornalismo da Cásper Líbero, em São Paulo. Sua jornada começou como educadora social, alfabetizadora lúdica em ONGs e tutora particular. Já graduada, além de repórter e redatora online, trabalhou com Educomunicação e Educação Entre Pares na Revista Viração. Trabalhou também em alguns projetos socioeducacionais como Lab Experimental, Células de Transformação, Projeto Escola Criativa!. Voluntariou no Projeto Âncora, em Cotia, e na Vila Escola Projeto de Gente, em Cumuruxatiba, Bahia, onde também foi professora de inglês e história na Escola Indígena Pataxó Pequi Gurita. Hoje, além de escrever e promover e participar de encontros de aprendizagem, está realizando uma pesquisa autônoma que busca aprofundar os conhecimentos e práticas em educação.

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