Energia e Trabalho (Visão Geral)

Nesse post veremos a parte da física que estuda energia e trabalho. Iremos apresentar uma abordagem diferente do que se costuma ensinar nos livros, mostrando ao estudante uma didática mais simples e visando facilitar a resolução de exercícios. Vale lembrar que esse resumo tem o objetivo de apresentar uma visão geral sobre “Energia e Trabalho” e, caso necessite, o estudante poderá acessar os resumos de detalhamento que é apresentado nos tópicos pertinentes.
Dica de vestibular: Energia e trabalho é um assunto extremamente incidente nos principais vestibulares do país, sendo praticamente certa a ocorrência desse assunto no ENEM.

1. Introdução:

De forma simples, podemos dizer que energia é uma grandeza física escalar que mede a capacidade de algo ou alguém realizar uma ação de movimento.
Sabemos que as palavras “energia” e “trabalho” possuem o mesmo significado, a diferença entre elas ocorre porque energia foi uma adaptação linguística de grafia e trabalho é uma tradução da palavra para a língua portuguesa.
Em Física a diferença entre elas é sutil, a ponto de alguns autores preferirem explicar primeiro o conceito de trabalho para depois explicar o conceito de energia. Porém aqui vamos explicar “Energia” primeiro e posteriormente explicar “Trabalho”, pois desse modo você verá o aprendizado da matéria de modo mais natural.
A unidade de medida de energia e trabalho no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o J (joule).

2. Tipos de Energia:

Apesar do ensino tradicional de física não fazer a divisão apresentada a seguir, percebe-se que tal divisão pode facilitar bastante o aprendizado do aluno.

a) Energias de Movimento:

São as energias associadas ao movimento dos corpos.

b) Energias de Potencial:

São energias que podem fazer um corpo entrar em movimento, porém o corpo ainda não realizou essa ação. Por isso, tem o potencial de gerar movimento.
Observação: Para mais detalhes sobre esse tópico clique aqui e acesse o nosso resumo sobre “Tipos de Energia”

3. Conservação da Energia Mecânica:

Normalmente, os exercícios de vestibulares abordam o assunto em questão restringindo o conteúdo às energias mecânicas, que são elas:

Energia Cinética (corpo possui velocidade):

$E_c=\frac{m\cdot v^2}{2}$

Bicicleta em movimento — *Corpo que possui Energia Cinética*

Energia Potencial Gravitacional (corpo está a uma altura):

$E_{p,g}=m\cdot g\cdot h$

Objeto sendo jogado do alto de um prédio — *Corpo que possui Energia Potencial Gravitacional*

Energia Potencial Elástica (mola deformada):

$E_{p,el}=\frac{k\cdot x^2}{2}$

Uma mola sendo comprimida e outra sendo esticada. — *Energia Potencial Elástica*

Quando se analisa um sistema conservativo, no qual as energias potenciais se convertem integralmente em energia cinética e vice versa, tem-se que a soma das energias no início do movimento é igual a soma das energias no final do movimento.
Isso pode ser equacionado pela seguinte expressão:

$\sum E_{Mecanica,Inicial}+\sum E_{Mecanica,Final}=0$ 4. Trabalho de uma força:

Quando estudamos conservação da Energia Mecânica, basicamente estamos falando de um corpo que possui energia potencial e transforma em energia de movimento do próprio corpo. Mas como fazer se esse corpo deseja utilizar a sua energia potencial para movimentar outro corpo?
A resposta desse questionamento pode ser obtida quando olhamos para o mundo real e vemos que é impossível transferir a energia de um corpo para outro sem que haja uma força atuando por uma determinada distância.
Raciocinando deste modo, pode-se inferir que o trabalho é o modo de transferir energia potencial convertida em energia cinética em outro corpo, sendo expresso pela seguinte equação:
$\tau =F\cdot d\cdot \cos \theta$
Onde:
θ é o ângulo formado entre os vetores F (força aplicada) e d (deslocamento do corpo)