Energia Cinética

Energia Cinética, é uma das formas da energia mecânica ,é definida como energia de movimento, porque ela está associada ao estado de movimento de um corpo. Sua equação foi resultado do estudo do trabalho produzido por uma força mecânica, aplicada em um corpo em repouso ou já em movimento, alterando sua velocidade para um valor maior (acelerando-o) ou para um valor menor (retardando-o), produzindo no corpo uma nova quantidade de movimento. O conceito de energia cinética é aplicado na construção de Usinas Hidroéletricas.

O que vem a ser energia? A energia se apresenta de várias formas na natureza, de maneira que uma forma de energia se converte ou transforma em outra, pois, de acordo com a lei de Lavoisier, na natureza nada se perde nada de cria, tudo se transforma, conceituando assim a lei da conservação da energia. Conceituar energia não é tarefa fácil, mas podemos definir energia como sendo a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho. Observe os seguintes exemplos que podem auxiliar nesse entendimento de energia:

-As águas de uma cachoeira possuem energia, pois são capazes de realizar trabalho ao mover as turbinas de uma usina hidrelétrica, por exemplo.

-A gasolina possui energia, pois ela é capaz de realizar trabalho fazendo o automóvel se locomover.

E muitos outros exemplos. Como dissemos, energia é a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho, a unidade de energia no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o joule, assim como a unidade de trabalho de uma força. Essa unidade foi em homenagem a James Prescott Joule, um físico britânico. Ele estudou a natureza do calor e descobriu as relações com o trabalho mecânico.

Energia cinética é a energia que está relacionada à movimentação dos corpos, ou seja, é a energia que um corpo possui em virtude de ele estar em movimento. Mas como podemos calcular a energia cinética de um corpo? Ao fazer algumas observações sobre os movimentos dos corpos, podemos concluir que a energia cinética de um corpo será cada vez maior quanto maior for a sua velocidade. Do mesmo modo, poderemos concluir que quanto maior for a massa de um corpo maior será sua energia cinética. Para mostrar isso tomemos como exemplo uma motocicleta e um caminhão. Somente pelas dimensões é possível notar que o caminhão possui mais massa em relação à moto, e que ele também desenvolve velocidades maiores que a de uma moto. De forma a sintetizar essas observações, é possível escrever energia cinética a partir da seguinte equação:

Onde m é a massa do corpo e V a velocidade do mesmo. A unidade de energia cinética é o joule, representado pela letra J.

Energia de Combustivel

Os combustíveis fósseis são resultado de um processo de decomposição das plantas e dos animais.
As plantas armazenam a energia recebida do sol transformando-a no seu próprio alimento. A este processo chama-se fotossíntese. Por sua vez, os animais comem as plantas para adquirirem energia. Finalmente, as pessoas comem os animais e as plantas para obter a energia necessária para trabalhar.
Quando as plantas, dinossauros e outras criaturas morreram, a terra decompôs os seus corpos enterrados, camada por camada, debaixo da terra. São necessários dois milhões de anos para que estas camadas de matéria orgânica se transformem em pedra preta e dura a que chamamos o carvão, num líquido negro: o petróleo, ou ainda no gás natural.
Os combustíveis fósseis podem ser encontrados debaixo da terra em muitos locais do nosso planeta. Portugal não é um desses locais (não é um país rico em combustíveis fósseis).
Cada um dos combustíveis fósseis é extraído de diferente maneira. O carvão retira-se de minas profundas através da escavação.
As companhias petrolíferas extraem o petróleo escavando poços muito fundos. O petróleo é então bombeado e trazido para a superfície terrestre (tal como o furo de água existente em algumas das casas campestres). Normalmente são transportados em tanques e barcos próprios até chegar á maioria dos países do mundo (é o que acontece em Portugal, pois quase todo o petróleo é exportado). O petróleo tem de ser transformado ou refinado noutros produtos antes de ser usado.

Energia Nuclear

É a energia liberada quando ocorre a fissão dos átomos. Num reator nuclear ocorre em uma seqüência multiplicadora conhecida como "reação em cadeia".
Energia de um sistema derivada de forças coesivas que contêm protons e neutrons juntos como o núcleo atômico.
É a quebra, a divisão do átomo, tendo por matéria prima minerais altamente radioativos, como o urânio
Os prótons têm a tendência de se repelirem, porque têm a mesma carga (positiva). Como eles estão juntos no núcleo, comprova-se a realização de um trabalho para manter essa estrutura, implicando, em conseqüência, na existência de energia no núcleo dos átomos com mais de uma partícula. A energia que mantém os prótons e nêutrons juntos no núcleo é a Energia Nuclear.
Alguns isótopos de certos elementos apresentam a capacidade de, através de reações nucleares, emitirem energia durante o processo. Baseia-se no princípio que nas reações nucleares ocorre uma transformação de massa em energia. A reação nuclear é a modificação da composição do núcleo atômico de um elemento podendo transformar-se em outro ou outros elementos. Esse processo ocorre espontaneamente em alguns elementos; em outros deve-se provocar a reação mediante técnicas de bombardeamento de neutrons ou outras.
A energia que o núcleo do átomo possui, mantendo prótons e nêutrons juntos, denomina-se energia nuclear. Quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio-235, dividindo-o com emissão de 2 a 3 nêutrons, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Este processo é denominado fissão nuclear.

Energia Hidraulica

A energia hidráulica ou energia hídrica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda d'água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. As turbinas por sua vez podem ser usadas como acionamento de um equipamento industrial, como um compressor, ou de um gerador elétrico, com a finalidade de prover energia elétrica para uma rede de energia.
É necessário que haja um fluxo de água para que a energia seja gerada de forma contínua no tempo, por isto embora se possa usar qualquer reservatório de água, como um lago, deve haver um suprimento de água ao lago, caso contrário haverá redução do nível e com o tempo a diminuição da potência gerada (ver equação acima). As represas (barragens) são nada mais que lagos artificiais, construídos num rio, permitindo a geração contínua.
As represas podem ser importantes pois caso a água fosse coletada diretamente de um rio, na medida em que houvesse uma redução da vazão do rio, como em uma época de estiagem, haveria redução da potência gerada. Assim com a formação de um lago (reservatório da barragem), nas épocas de estiagem pode-se usar a água armazenada, e se este for suficientemente grande poderá atender a um período de estiagem de vários meses ou mesmo plurianual.
No Brasil, devido a sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é proveniente de grandes usinas hidrelétricas. A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.
Um rio não é percorrido pela mesma quantidade de água durante o ano inteiro. Em uma estação chuvosa, é claro, a quantidade de água aumenta. Para aproveitar ao máximo as possibilidades de fornecimento de energia de um rio, deve-se regularizar-se a sua vazão, a fim de que a usina possa funcionar continuamente com toda a potência instalada.
A vazão de água é regularizada pela construção de lagos artificiais. Uma represa, construída de material muito resistente - pedra, terra, freqüentemente cimento armado - , fecha o vale pelo qual corre o rio. As águas param e formam o lago artificial. Dele pode-se tirar água quando o rio está baixo ou mesmo seco, obtendo-se assim uma vazão constante.
A construção de represas quase sempre constitui uma grande empreitada da engenharia civil. Os paredões, de tamanho gigante, devem resistir às extraordinárias forças exercidas pelas águas que ela deve conter. Às vezes, têm que suportar ainda a pressão das paredes rochosas da montanha em que se apóiam.
Para diminuir o efeito das dilatações e contrações devidas às mudanças de temperatura, a construção é feita em diversos blocos, separados por juntas de dilatação. Quando a represa está concluída, em sua massa são colocados termômetros capazes de transmitir a medida da temperatura a distância; eles registram as diferenças de temperatura que se possam verificar entre um ponto e outro do paredão e indicam se há perigo de ocorrerem tensões que provoquem fendas.

O SOL - Fonte primária de Energia da Terra

Todos os dias o Sol envia para a Terra 10 mil vezes mais energia do que a humanidade consome. Embora venha crescendo a um ritmo de 40% ao ano, o aproveitamento desse enorme potencial ainda é ínfimo.
Hoje a potência dos painéis fotovoltaicos, que transformam a radiação solar em energia elétrica, produzidos no mundo num ano chega a 750 megawatts (MW). Muito pouco se comparada com a das usinas hidrelétricas. Só a de Itaipu, por exemplo, tem uma potência quase 15 vezes maior - 11.000 MW.

O Sol pode ser comparado a uma gigantesca central nuclear - dentro da qual caberia mais de 1 milhão de Terras -, que transforma hidrogênio em hélio, liberando uma quantidade colossal de energia, em forma de radiação eletromagnética. Só um bilionésimo dela chega ao nosso planeta, no entanto, oito minutos depois de ser liberada da estrela. É o suficiente, entretanto, para manter a vida da Terra.
Mais do que isso. Em termos de energia, pode-se dizer que o Sol é a fonte primária de todas as outras. É por causa dele que ocorre a evaporação, origem do ciclo das águas, que forma os rios, cujo represamento serve para gerar eletricidade.

A radiação solar também induz a circulação atmosférica em larga escala, causando os ventos. Petróleo, carvão e gás natural foram gerados a partir de resíduos de plantas e animais que, originalmente, obtiveram a energia necessária ao seu desenvolvimento, do Sol.
Como essas fontes podem causar problemas ambientais ou mais cedo ou mais tarde acabar, o homem vem tentando criar e aperfeiçoar formas de aproveitar a energia do Sol de forma direta. ‘Hoje, há duas maneiras de fazer isso’, explica Hamilton Moss, coordenador do Centro de Referência em Energia Solar e Eólica Sérgio de Salvo Brito (Cresesb), mantido pelo Ministério de Minas e Energia. ‘Uma são os coletores solares térmicos, que servem para aquecer água, substituindo assim os chuveiros elétricos.’

A outra forma de aproveitar a energia solar é complexa e cara. Ela se baseia no efeito fotovoltaico, descoberto pelo físico francês Edmond Becquerel (1820-1891), em 1839.

 

Energia Mecânica

Energia mecânica   é, resumidamente, a capacidade de um corpo produzir  trabalho.
Energia mecânica é a energia que pode ser transferida por meio de força. A  energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".
Uma força é classificada como sendo conservativa quando um trabalho realizado por ela para movê-lo de um lugar a outro é independentemente do percurso, isto é, do caminho escolhido. Esclarecendo: para carregar um saco de batatas e transportá-lo morro acima, o caminho escolhido pode ser mais longo, caminhando circularmente ou um caminho mais curto e reto, mas através de uma ladeira íngreme. A força gravitacional é um tipo de força conservativa. Um exemplo de força não consevativa é a força de atrito que também é chamada força dissipativa.
Há uma lei fundamental da Física que é a da conservação da energia mecânica de um corpo: E = K + U = constante, se um corpo está sob a ação somente de forças conservativas. Isso equivale a dizer que se a energia cinética de um corpo aumenta, a energia potencial deve diminuir e vice-versa de modo a manter E constante.
Considere que uma bola com massa m = 0,6 kg, na mão de uma pessoa está a uma altura h = 4 m do chão. Sua energia potencial é U = mgh = 24 joules sendo g = 10 m/s², a aceleração da gravidade. Nesse lugar, como a bola está parada, sua velocidade = 0 e portanto sua energia cinética também é igual a zero:K = 1/2(mv²) = 0. Assim sua energia mecânica total é E = 24 J. Ao ser lançada, essa bola atinge o solo e sua altura ficará igual a 0, e sua U = 0. Como há consevação de energia mecânica, sua energia cinetíca ficará sendo K = 24 J. Deste valor podemos obter o valor da velocidade instantes antes de atingir o solo: v = 8,94 m/s. Quanto maior a altura de onde é lançada a bola, maior a velocidade atingida ao atingir o chão. Vale o contrário, isto é, quanto maior a velocidade, maior a altura atingida.
Assim, se um atleta quer saltar uma boa altura h, é preciso correr muito para atingir uma velocidade alta. É isso que fazem os atletas que praticam salto em altura, salto tríplice, saltos com evoluções em ginástica olímpica. Também pode ser dividida em:  Energia Cinética, Energia Potencial Gravitacional e Energia Potencial Elástica. A energia mecânica é a energia de movimento.