Manual Conciso de Física

Fórmulas das principais seções

Trabalho, Energia e Leis de Conservação

1. Trabalho e Potência

Trabalho da Força (considerando o ângulo):

Fórmula para o trabalho escalar da força considerando o ângulo entre a direção da força e o deslocamento

A=F·S·cos(α)
O que significa esta fórmula?

O trabalho é realizado quando uma força move um corpo. Se a força é aplicada em um ângulo, sua projeção na direção do deslocamento é considerada. O trabalho máximo é realizado quando o ângulo alfa é de 0 graus, e o trabalho é zero a 90 graus.

Potência (Taxa de Trabalho):

Fórmula para a potência como a razão entre o trabalho e um intervalo de tempo

N= A Δt
O que significa esta fórmula?

A potência mostra a rapidez com que o trabalho é realizado. Quanto maior a potência, mais rápida a ação é executada. A unidade de medida é o watt (W).

2. Energia Cinética e Potencial

Energia Cinética (Movimento do Corpo):

Fórmula para a energia cinética de um corpo em movimento translacional

Wк= 12·m·v2
O que significa esta fórmula?

A energia cinética é a energia do movimento. Depende da massa do corpo e do quadrado de sua velocidade: se a velocidade dobra, a energia aumenta 4 vezes.

Energia Potencial (em Campo Gravitacional):

Fórmula para a energia potencial de um corpo em um campo gravitacional

Wп=m·g·h
O que significa esta fórmula?

A energia potencial surge quando um corpo é levantado acima de um nível de referência. Quanto mais alto o corpo e mais pesado ele for, maior sua energia armazenada.

Energia Mecânica Total (sem perdas):

Fórmula para a energia mecânica total de um corpo como a soma da energia cinética e potencial

W= Wк + Wп
O que significa esta fórmula?

A energia mecânica total é a soma da energia de movimento (cinética) e de posição (potencial). Em condições ideais (sem atrito), essa soma permanece constante: se uma diminui, a outra aumenta.

3. Lei de Conservação de Energia

Lei de Conservação de Energia (em um Sistema Fechado):

Fórmula para a lei de conservação de energia: energia inicial mais trabalho de forças externas é igual à energia final

Winitial + Aexternal = Wfinal
O que significa esta fórmula?

A energia não desaparece nem aparece do nada — ela se transforma de uma forma para outra. Em um sistema fechado, sua soma total é conservada. Quando forças externas atuam, seu trabalho $A_{\text{external}}$ é adicionado ao cálculo.

Sem Trabalho Externo (Sistema Ideal):

Fórmula para a conservação da energia mecânica total em um sistema ideal sem trabalho externo

Winitial = Wfinal
O que significa esta fórmula?

Se não há atrito, resistência ou outras perdas, a energia total é conservada: o que estava no início permanece no final. Um exemplo é o movimento de um pêndulo no vácuo.

4. Eficiência (Coeficiente de Rendimento)

Eficiência por Trabalho:

Fórmula para a eficiência como a razão entre o trabalho útil e o trabalho gasto

η= Auseful Aexpended
O que significa esta fórmula?

A eficiência mostra qual parte do trabalho gasto foi útil. O restante são perdas (por exemplo, devido ao aquecimento, atrito). Quanto mais próxima a eficiência estiver de 1, mais eficiente o sistema.

Eficiência por Energia:

Fórmula para a eficiência como a razão entre a energia útil e a energia gasta

η= Wuseful Wexpended
O que significa esta fórmula?

A forma de energia da eficiência: mostra qual fração de toda a energia de entrada foi convertida na saída desejada. Usado, por exemplo, em motores térmicos ou aparelhos elétricos.