Relação entre Trabalho e Energia Cinética

Nesse artigo você compreenderá melhor qual a relação entre o trabalho e a energia cinética. Mas a princípio iremos compreender o que cada contexto nos apresenta de maneira individual.

O que é trabalho na física?

O trabalho é considerado a energia transferida ao aplicar-se uma força ao longo de determinado deslocamento. Ou seja: é a força de um trabalho F aplicado em um caminho C. O trabalho pode resultar um valor real negativo ou positivo. Quando é no sentido do deslocamento é positivo, pois tem mais energia acrescentada no sistema ou corpo. Já quando a força tem o sentido oposto ao deslocamento reduz a quantidade de energia do sistema ou corpo. Quanto ao tipo de energia, se é cinética o potencial, dependerá do sistema considerado.

O trabalho pode ser:

• Nulo quando é igual a 0.
• Potente ou motor quando a força e deslocamento estão em mesmo sentido.
• Resistente quando tanto força como deslocamento tem sentidos contrários.

Força não é igual ao trabalho, pois para que ele aconteça é preciso ter um deslocamento a partir do ponto de aplicação dessa força bem como um componente não nulo de força em direção ao deslocamento.

As condições de realização do trabalho, portanto, são:

• Existência de força ou componente dela em direção ao deslocamento.
• Existência do deslocamento.

O que é a energia cinética?

A energia cinética se trata do movimento que os corpos têm. É proporcional à massa e à velocidade da partícula em movimento.

A energia cinética está ao ligar uma lâmpada, usar um automóvel ou por meio da alimentação, que nos fornece energia para viver.

É considerada a capacidade de realizar um trabalho e ela pode se encontrar em diversos tipos: energia potencial elétrica, energia química, energia potencial elástica, energia química, etc. A energia nunca pode ser destruída ou criada, mas sim transformada em outras.

A fórmula correspondente à energia cinética leva em consideração um corpo de massa m se movendo a uma velocidade v e que tem energia cinética Ec:

Ec = m.v²/2

A energia cinética depende da velocidade da massa e, caso a velocidade seja nula, não existe energia cinética. Ela é, portanto, sempre positiva afinal massa também o é bem como a velocidade.

A energia cinética tem unidade expressa pelo joule, no Sistema Internacional de Unidades. A unidade é representada pelo J e se origina pelo cientista inglês James Prescott Joule.

Trabalho e energia cinética

Ao imaginar um corpo em movimento, que passa pelo ponto A, ele tem energia cinética Eca. Agora imagine que existe uma força exercida nesse corpo com a velocidade alterada.

Dessa maneira ele passa por um ponto B que tem energia Ecb. Agora quando a força F é posta sobre o objeto, existe um trabalho Tab. Ele corresponde à variação de energia cinética entre o ponto A e o ponto B. O trabalho Tab tem a seguinte equação, ou teorema do trabalho – energia cinética.

TAB = ECB . ECA.

Dessa maneira o trabalho total feito em um corpo que se desloca entre A e B é o mesmo valor que a variação de energia cinética entre dois pontos.

Nesse caso não importa a dimensão do corpo. Dessa maneira a ação da força F concede aos corpos uma aceleração que modifica a velocidade, o que faz a energia cinética do corpo variar. A quantia de energia transferida com a força F (o trabalho realizada) é igual a variação da energia cinética:

Ec = Ec2 – Ec1

Ec = m . v2²/2 – m . v1²/2

O teorema da energia cinética exposto acima pode ser aplicado mesmo que a intensidade da força não seja constante. O teorema expõe que o trabalho que vem das forças agentes em um corpo, em certo deslocamento, trata-se da variação de energia cinética nesse deslocamento.

Quando a resultante tem um trabalho motor a energia cinética aumenta. Quando a resultante tem um trabalho resistente, a energia cinética diminui. Quando a energia cinética não varia entre duas posições, a resultante de forças agentes no corpo tem trabalho nulo.

Destaca-se que é a força que faz o trabalho e não o corpo, por isso é certo falar que se trata do trabalho feito pela força. Este é constante e produto da força pelo deslocamento:

T = F. d

T = Trabalho realizado
f = Força
d = deslocamento.

A relação do trabalho com a energia cinética é algo muito cobrado nos vestibulares e provas em todo o Brasil. Não apenas os conceitos, mas também a resolução de exercícios relacionados à fórmula. Na maioria das vezes as fórmulas não são expostas no enunciando, por isso é preciso deduzi-las ou decorá-las. De forma geral bastar treinar e resolver exercícios, bem como refazer provas anteriores às quais você deseja passar.

De maneira geral a relação da energia cinética com o trabalho não é uma área difícil da física, basta conhecer bem cada um dos conceitos e a conexão entre eles.