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.
