Quando aplicamos uma força sobre um corpo e este se desloca, podemos dizer que estamos realizando trabalho sobre o corpo. O trabalho é definido como:
T= F.d.cosθ
onde T é o trabalho realizado sobre um corpo, d é o deslocamento, e θ é o ângulo entre o vetor velocidade e o deslocamento.
No caso mais simples, no qual a força é paralela ao deslocamento, a equação acima pode ser escrita como:
T= F.d
uma vez que o ângulo entre a força e o deslocamento é igual a zero.
Energia Cinética
Se empurrarmos um objeto podemos colocá-lo em movimento, isto é, se realizarmos trabalho sobre o corpo, mudamos a energia de movimento dele. A energia cinética é justamente a energia de movimento de um corpo. Ela é proporcional à massa e ao quadrado da velocidade, como na equação abaixo.
Teorema do Trabalho e Energia Cinética
O teorema do trabalho e energia cinética afirma que o trabalho realizado por uma força sobre um corpo é igual a variação da energia cinética desse corpo:
T = ΔEc
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Nesse caso a relação se estabelece pela resultante das forças, mesmo que haja diversas forças nesse corpo, podemos descobrir a sua velocidade ou sua energia cinética.
Energia Potencial
Um objeto é capaz de armazenar energia devido à sua posição com relação a um outro objeto. Essa energia é chamada de energia potencial. Podemos ter diversas formas de energia potencial: energia potencial gravitacional, elástica, elétrica, química, etc.
Vamos destacar nesse trabalho a energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica.
Energia Potencial Gravitacional
É necessário realizar trabalho para erguer objetos contra a gravidade. A energia de um corpo devido à sua posição elevada é chamada de energia potencial gravitacional
Epg = mgh
A quantidade de energia potencial gravitacional armazenada por um corpo é igual ao trabalho que foi realizado contra a gravidade para erguê-lo dessa altura. Sua quantidade depende da altura, que por sua vez, depende do referencial. Porém apenas a variação de energia potencial gravitacional é importante e não o seu valor absoluto.
Energia Potencial Elástica
A energia potencial elástica é proporcional à constante da mola (k), e à variação do deslocamento com relação a posição de equilíbrio da mola (x), com isso temos a equação da energia potencial elástica:
Todas essas Energias se relacionam, por exemplo, na queda livre de um corpo, se soubermos a altura do corpo inicialmente, através da conservação de energia mecânica podemos obter informações importantes (como a velocidade do corpo antes de atingir o solo). O mesmo vale para o caso da energia potencial elástica, caso conheçamos a constante da mola e o quanto esssa se deslocou de sua posição de equilíbrio. Dentro desses conceitos de energia, o processo de conservação de energia mecânica é uma das leis mais importantes da Física, onde a energia mecânica é a soma na energia potencial mais a energia cinética.
