Mecânica Física é a parte da física que estuda os movimentos dos corpos (cinemática) e as forças de interações entre eles (Dinâmica). Dentro da dinâmica, o conceito de Energia Mecânica é um assunto bastante cobrado no ENEM e nos vestibulares em geral e, por isso, daremos uma atenção especial a ele no nosso texto. É muito importante que você domine esses assuntos, pois são responsáveis por boa parte das questões de Física no ENEM.
Então, com base nisso, dividiremos nosso post em três partes: Cinemática, Dinâmica e Energia Mecânica.
Cinemática
É a parte da Mecânica Física que estuda o movimento dos corpos sem se preocupar com as causas daquele movimento.
Mas, como assim?
Imagine que você jogue uma bola de tênis no corredor da sua casa. O ato de “jogar” imprimiu uma força na bola que a colocou em movimento. Mas não é com a força que a cinemática se preocupa, mas sim com o que ocorre depois que a força deixa de agir sobre a bola.
Desse modo, a cinemática estuda basicamente dois tipos de movimento: Movimento Retilíneo Uniforme (MRU) e Movimento Uniformemente Variado (MRUV).
No MRU, os corpos movem-se com aceleração nula. Por isso, suas velocidades permanecem constantes em módulo, direção e sentido!
Já no MRUV, os corpos movem-se sob ação de aceleração constante não-nula, variando suas velocidades a uma taxa constante ao longo do tempo. Quando são aumentadas, chama-se Movimento uniformemente acelerado, e quando diminuídas, Movimento uniformemente retardado.
Nesses estudos são bastantes comuns análises gráficas das funções horárias desses movimentos.
Importante: quando se falar em velocidade constante, lembre-se que velocidade é um vetor e, para que fique constante, devem permanecer inalterados seu sentido, direção e módulo.
Dinâmica
É o ramo da Física que estuda as forças entre os corpos. Digamos, ilustrativamente, que é o campo de estudo da força que pôs a bola de tênis em movimento.
A Dinâmica, também conhecida como Dinâmica Newtoniana, baseia-se nas três leis de Newton. A saber:
- 1ª Lei de Newton (Lei da Inércia): Todo corpo tende a permanecer em repouso ou movimento retilíneo uniforme desde que não haja força resultante alguma agindo sobre ele.
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2ª Lei de Newton: A força resultante aplicada sobre um corpo é proporcional a sua aceleração, sendo a massa do corpo a constante de proporcionalidade. Ou seja, F=ma.
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3ª Lei de Newton: A toda ação, corresponde uma reação de mesma intensidade, de sentido oposto e agindo sobre o corpo responsável pela ação.
Essas três leis regem os movimentos dos corpos. Elas são a base do desenvolvimento da Mecânica Física nas áreas de Movimento circular, Colisões, Trabalho e Energia, e outras.
Do choque entre duas bolas de bilhar à dinâmica do movimento dos corpos celestes, tudo respeita as Leis de Newton.
Energia Mecânica
É definida como a soma da Energia Cinética com a Energia Potencial (Gravitacional e Elástica). Em se tratando no ENEM, é essencial que você entenda esses conceitos e o conceito de conservação da energia mecânica.
Energia Cinética
Energia associada ao movimento dos corpos. É dada por , sendo m = massa do corpo e v = sua velocidade.
Energia potencial gravitacional
Energia associada à posição do corpo em determinado sistema de referência. É dada por , sendo m = massa do corpo, g = módulo da aceleração da gravidade local e h = altura do corpo no sistema de referência.
NOTA: A fórmula dada acima é uma simplificação útil para uma vasta quantidade de problemas. Tal simplificação advém da fórmula associada à Força Gravitacional (Em Mecânica Física, essa força é sempre de atração) entre dois corpos. Mas não se preocupe, você usará bastante essa formulação quando estudar Gravitação.
- Energia potencial elástica
Energia associada à deformação de molas. É dada por , sendo K = constate elástica da mola (diferente para cada tipo ou associação de mola) e Δx = deformação da mola (positiva: esticada ou negativa: comprimida).
- Conservação da energia
A conservação da energia mecânica, dada por é uma consequência da ação de forças conservativas sobre o sistema.
Assim, a energia mecânica só poderá ser conservada quando agirem somente forças conservativas sobre o sistema (forças cujos trabalhos não dependem da trajetória da partícula, somente de suas posições final e inicial). A forças conservativas são: Força gravitacional (, incluindo a força Peso), Força elástica (
) e Força elétrica (
).
Matematicamente, e fisicamente, o que ocorre na conservação da energia mecânica é uma conversão entre energias: energia potencial é convertida em energia cinética e/ou energia cinética é convertida em energia potencial. Simples assim.
Obviamente, quando não há molas, a energia potencial elástica é nula.
Bem, terminamos aqui o nosso resumo geral sobre Mecânica Física. Passamos pelos principais tópicos: Cinemática e Dinâmica. Dando ênfase para Energia Mecânica e sua conservação. Assuntos bastante recorrente nas provas do ENEM e de outros vestibulares e que, quando bem estudados, podem fazer a diferença para seu vestibular.
Então, até a próxima e Bons Estudos! Ah! Mas fique aqui com uma aula nossa sobre o tema:
