_Hinrichs_Kleinback

40 Energia e Meio Ambiente
D. Energia e Trabalho
A partir da introdução às formas de energia e ao movimento, iremos agora apresentar uma
definição de energia. Energia é definida como a "capacidade de realizar trabalho".
Embora a palavra "trabalho" possa trazer à mente vários cenários em áreas como literatura
e biologia, em física trabalho é definido como o produto de uma força pela distância ao
longo da qual esta força age. Se você empurra este livro ao longo da mesa, uma força está
sendo aplicada. O trabalho realizado sobre um corpo (tal como o livro) é igual à força aplicada
multiplicada pela distância ao longo da qual aquele corpo se movimenta na direção
da força. Isto pode ser expresso pela fórmula
Segundo esta definição, nenhum trabalho é realizado se o corpo ao qual a força é aplicada
não se move, não importa com quanta força você o empurre ou puxe.
Para olharmos o trabalho e a energia de outra forma, podemos dizer que a conseqüência
de se realizar trabalho sobre um corpo é fornecer energia a ele. Se você aplicar uma
força sobre um carrinho e movimentá-lo por uma certa distância sobre uma superfície plana,
o trabalho foi realizado e o carrinho adquiriu energia cinética. Quando um corpo é elevado
até uma certa altura, o trabalho foi realizado para aumentar a energia potencial gravitacional
do corpo. A distância ao longo da qual a força age é a altura a que o corpo foi elevado.
As unidades tanto de energia como de trabalho são aquelas de força e distância. No
sistema SI, isto é expresso em newtons vezes metros, ou joules (J). (Um newton multiplicado
por um metro é igual a um joule. Um joule é eqüivale aproximadamente à energia
potencial de uma maçã que está um metro acima do chão). No sistema inglês, as unidades
são libras vezes pés, ou libras-pé (ft-lb); lft-lb ~ 1,4 joules. Veja na Tabela 2.4 um resumo
das unidades em mecânica.
EXEMPLO
Um homem empurra uma caixa ao longo do chão, exercendo uma
força de 150 N sobre ela na direção do movimento. Se a caixa é movida
por 3 m, quanto trabalho (W) o homem realizou?
Tabela 2.4
UNIDADES EM MECÂNICA
Quantidade SI Sistema Inglês Conversões
Velocidade m/s ft/s 1 ft/s = 0,305 m/s
Aceleração m/s 2 ft/s 2 1 ft/s 2 = 0,305 m/s 2
Força newton (N) lb 1 lb = 4,45 N
Energia joule (J) ft-lb 1 ft-lb = 1,356 J
Potência watt (W) ft-lb/s, hp 550 ft-lb/s = 1 hp = 746W