Como calcular a energia cinética: 9 passos (com imagens)

Energia cinética é a forma de energia que um corpo qualquer possui em razão de seu movimento, em outras palavras, é a forma de energia associada à velocidade de um corpo. Quando aplicamos uma força resultante não nula sobre algum corpo, estamos realizando trabalho sobre ele, desse modo, ele adquire energia cinética na medida em que sua velocidade aumenta.

A energia cinética não depende exclusivamente da velocidade de um corpo mas também de sua massa. Qualquer tipo de corpo em movimento é dotado desse tipo de energia: translação, rotação, vibração e outros. A energia cinética pode ser calculada pela fórmula seguinte:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  • EC – energia cinética (J)
  • m – massa do corpo (kg)
  • v – velocidade (m/s)
  • Veja também: Leis de Newton e suas aplicações

O que é energia cinética

A energia cinética é uma modalidade de energia presente em todos os corpos em movimento. De acordo com o SI, sua unidade de medida é o joule. Além disso, essa energia é uma grandeza escalar que apresenta exclusivamente valores positivos.

A energia cinética é proporcional ao quadrado da velocidade do corpo. Desse modo, caso a velocidade de um corpo dobre, sua energia cinética aumentará quatro vezes, caso a velocidade de um corpo triplique, então esse aumento será de nove vezes.

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Teorema do trabalho e energia cinética

O teorema do trabalho e energia cinética afirma que o trabalho realizado sobre um corpo ou partícula é equivalente à variação de sua energia cinética. Esse teorema pode ser descrito por meio da seguinte equação:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  1. τ – trabalho (J)
  2. ΔEC – variação da energia cinética (J)
  3. ECF e EC energia cinética final e inicial (J)
  4. m – massa (kg)
  5. vF e v – velocidade final e inicial (m/s)

Entenda melhor esse teorema: o trabalho é a transferência de energia, por isso, quando estamos empurrando um carrinho de compras, por exemplo, transferimos uma parte de nossa energia para ele. Essa energia transferida transforma-se em movimento, uma vez que o carrinho adquire velocidade.

Em síntese, é isto que diz o teorema do trabalho e energia cinética:

A transferência de energia para algum sistema, por meio da aplicação de uma força, é chamada de trabalho, que, por sua vez, equivale à mudança da energia cinética desse sistema.

Perda de energia cinética

A energia cinética de um corpo pode ser diminuída em dois casos: quando ela é estocada em forma de energia potencial, elástica ou gravitacional, por exemplo; ou quando há forças dissipativas capazes de transformá-la em outras formas de energia, como faz a força de atrito, que transforma a energia cinética em energia térmica. Portanto, a menos que não existam forças dissipativas, a energia cinética do corpo sempre pode voltar ao seu módulo inicial, uma vez que, nesse caso, ela será convertida em energia potencial sem que haja perdas.

No âmbito da dinâmica, existe uma importante grandeza chamada de energia mecânica. Esta mede toda a energia relacionada ao movimento que é executado por algum corpo e é calculada pela soma da energia cinética com a energia potencial, seja essa soma qual for.

Nos sistemas conservativos, em que não há forças como o atrito, as energias cinética e potencial são intercambiáveis. Quando há acréscimos a uma das duas, a outra diminui à mesma medida, de modo que a sua soma é sempre constante.

Entretanto, em sistemas dissipativos, nos quais existem forças aplicadas na resistência do ar, a energia cinética e a energia potencial podem sofrer reduções.

A diferença energética nesse caso é a energia que é absorvida em forma de calor, vibrações, ondas sonoras etc.

Um exemplo simples desse tipo de situação é o que ocorre quando acionamos os freios de um veículo, nesse caso, estamos aplicando uma força dissipativa nas suas rodas, que têm a sua energia cinética convertida em energia térmica.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens) O freio converte parcialmente a energia cinética do veículo em energia térmica.

É possível deduzir a expressão da energia cinética por meio da equação de Torricelli, uma das equações da cinemática que não utilizam o tempo (t) como uma de suas variáveis. Inicialmente é necessário que isolemos a variável aceleração, confira:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Em seguida, utilizaremos a 2ª lei de Newton, conhecida como o princípio fundamental da dinâmica. Essa lei estabelece que a força resultante sobre um corpo é igual ao produto de sua massa pela aceleração:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Por fim, utilizaremos a definição de trabalho, que afirma que esse pode ser calculado por meio do produto entre força e distância:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Veja também: Energia potencial: conheça as diferentes formas e para que servem

Energia cinética de átomos e outras partículas

A energia cinética é uma medida de grande importância para o estudo de diferentes sistemas físicos.

Essa medida de energia é utilizada para análises astronômicas e para o estudo do movimento de partículas altamente energéticas, como as partículas que produzem os raios cósmicos ou aquelas utilizadas nos aceleradores de partículas.

Nesses últimos casos, quando calculamos a energia cinética de corpos que tenham massas muitos pequenas, é comum que utilizemos outra unidade de medida para a energia cinética, o elétron-volt: um elétron-volt equivale a 1,6.10-19 J aproximadamente.

Energia cinética relativística

A fórmula que é classicamente usada para calcular a energia cinética apresenta limitações: quando os corpos passam a mover-se em velocidades próximas à velocidade da luz (3,0.108 m/s). Nesse caso, é necessário que se apliquem correções provenientes da teoria da relatividade e relacionadas à inércia do corpo (massa).

Quando algum corpo aproxima-se da velocidade da luz, a sua inércia tende a aumentar junto com a sua velocidade, desse modo, qualquer corpo que tenha alguma massa, jamais alcançará a velocidade da luz. A imagem seguinte apresenta a fórmula da energia cinética relativística, confira:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

c – velocidade da luz (c = 3,0.108 m/s)

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens) Nos aceleradores de partículas, os prótons alcançam mais de 99% da velocidade da luz.

  • Questão 1) Assinale a alternativa que represente corretamente a energia cinética de um veículo de 1000 kg de massa que se move a uma velocidade constante de 3 m/s.
  • a) 450 J
  • b) 9000 J
  • c) 4500 J
  • d) 900 J
  • e) 300 J
  • Gabarito: Letra C
  • Resolução:
  • Para resolver a questão, basta usarmos a fórmula de energia cinética e substituir os dados informados no enunciado do exercício, confira:
Leia também:  Como amolecer mel: 8 passos

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Questão 2) Sabe-se que a energia cinética de um corpo é de 2000 J e que a sua massa é de 10 kg. Determine a velocidade com que esse corpo se move e assinale a alternativa correta.

  1. a) 20 m/s
  2. b) 40 m/s
  3. c) 200 m/s
  4. d) 3 m/s
  5. e) 10 m/s
  6. Gabarito: Letra A
  7. Resolução:
  8. Para resolvermos o exercício, basta aplicarmos os dados informados na fórmula de energia cinética:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Questão 3) Um móvel apresenta energia cinética E e velocidade v. Em determinado instante, a velocidade desse móvel passa a ser 3v e sua massa permanece constante. A alternativa que apresenta a nova energia cinética desse móvel é:

  • a) 3 E
  • b) 9 E
  • c) 4,5 E
  • d) 10 E
  • e) E/3
  • Gabarito: Letra B
  • Resolução:
  • Como sabemos, a energia cinética depende do quadrado da velocidade, desse modo, quando a velocidade é triplicada, essa energia deve aumentar em um fator de nove vezes.
  • Por Me. Rafael Helerbrock

Energia cinética: o que é, fórmula, aplicação

Energia cinética é a forma de energia relacionada aos corpos em movimento. A energia cinética é uma grandeza física escalar, cuja unidade de medida, de acordo com as unidades do SI, é o joule. A energia cinética é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade do corpo.

Veja também: Vetores: o que são e qual sua função?

Definição de energia cinética

“Energia cinética é a capacidade de um corpo em movimento realizar trabalho.”

A energia cinética é a capacidade de algum corpo em movimento realizar trabalho, modificando o estado de movimento dos corpos ao seu redor ou deformando-os.

Quanto maior é a velocidade e a massa do corpo, maior é a sua capacidade de realizar trabalho quando estiver em movimento.

De forma análoga, podemos pensar que um corpo que apresenta uma grande energia cinética necessita de uma grande quantidade de energia para cessar o seu movimento.

Observe a seguir a fórmula usada para o cálculo da energia cinética:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  • EC – energia cinética (J)
  • m – massa do corpo (kg)
  • v – velocidade do corpo (m/s)
  • Veja mais: Aceleração – grandeza física que mede a variação de velocidade em função do tempo

De acordo com a fórmula, caso um corpo se encontre em repouso, a energia cinética a ele associada é nula. Além disso, a energia cinética depende da velocidade desse corpo ao quadrado, sendo assim, ao duplicarmos a velocidade de um corpo, sua energia cinética aumenta quatro vezes, ao triplicá-la, a energia cinética desse corpo fica nove vezes maior.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens) O gráfico qualitativo mostra a variação da energia cinética em função da velocidade.

“O trabalho que é realizado sobre um corpo equivale à variação da energia cinética desse corpo.”

O trabalho é caracterizado como a transferência de energia mediante a aplicação de uma força. A seguir, mostramos a fórmula usada para calcular essa grandeza, confira:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  1. τ – Trabalho (J)
  2. F – Força (N)
  3. d – Distância percorrida (m)
  4. θ – Ângulo entre força e distância (º)
  5. Ao realizarmos trabalho sobre um corpo, fazemos com que esse corpo “adquira” ou “perca” energia cinética, dessa forma, dizemos que o trabalho realizado sobre um corpo é equivalente à variação de energia cinética:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  • ΔEC – Variação de energia cinética (J)
  • ECF – Energia cinética final (J)
  • ECi – Energia cinética inicial (J)
  • A partir da relação mostrada, conhecida como teorema do trabalho e energia cinética, podemos perceber que, caso a energia cinética de um corpo permaneça constante, nenhum trabalho está sendo realizado sobre ele, em outras palavras, esse corpo não recebe nem tranfere energia de outros corpos.
  • Veja também: O que acontece quando somos expostos à radiação ionizante?

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Aplicação da fórmula de energia cinética

Vamos determinar qual é a energia cinética de um caminhão de 4 toneladas (4000 kg), movendo-se a uma velocidade de 36 km/h (10 m/s).

Resolução

Primeiramente, é necessário observarmos as unidades, a massa do corpo deve estar escrita em quilogramas e a velocidade, em metros por segundo. Em seguida, vamos fazer o cálculo da energia cinética:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens) Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Exercícios resolvidos sobre energia cinética

Questão 1) (Enem 2015) Uma análise criteriosa do desempenho de Usain Bolt na quebra do recorde mundial dos 100 metros rasos mostrou que, apesar de ser o último dos corredores a reagir ao tiro e iniciar a corrida, seus primeiros 30 metros foram os mais velozes já feitos em um recorde mundial, cruzando essa marca em 3,78 segundos. Até se colocar com o corpo reto, foram 13 passadas, mostrando sua potência durante a aceleração, o momento mais importante da corrida. Ao final desse percurso, Bolt havia atingido a velocidade máxima de 12 m/s.

Disponível em: http://esporte.uol.com.br. Acesso em: 5 ago. 2012

  1. Supondo que a massa desse corredor seja igual a 90 kg, o trabalho total realizado nas 13 primeiras passadas é mais próximo de:
  2. a) 5,4.102 J
  3. b) 6,5.103 J
  4. c) 8,6.102 J
  5. d) 1,3.104 J
  6. e) 3,2.104 J
  7. Resolução:
  8. Alternativa b.
  9. Vamos resolver o exercício por meio do teorema do trabalho e energia cinética, dessa forma, devemos fazer o seguinte cálculo:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Questão 2) Um corpo de massa M e energia cinética E, move-se com velocidade V, reduzindo a velocidade desse corpo a um terço de seu valor original. Qual deverá ser a sua nova energia cinética E'?

  • a) E/3
  • b) E/9
  • c) 9E
  • d) 3E
  • e) 16E
  • Resolução
  • Alternativa b.
  • Para resolver esse exercício, basta utilizarmos a fórmula de energia cinética, atribuindo à nova velocidade o valor v/3, observe:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Publicado por: Rafael Helerbrock

Problemas envolvendo as leis de conservação

Atividade 1

Leia também:  Como calcular a taxa de crescimento do pib nominal

Um esquiador de 90 kg encontra-se no alto de uma montanha, em uma posição inicial de 10m em relação ao ponto mais baixo da montanha, a ponto de deslizar nela. Nesse local a aceleração da gravidade é 10 m/s² e velocidade inicial do esquiador é zero.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)Imagem disponível em: http://www.geocities.ws/saladefisica8/energia/emecanica60.jpg

Desprezando os atritos, podemos fazer algumas perguntas:

  • Como podemos calcular o trabalho da força peso? A força peso é uma força conservativa? Justifique sua resposta.
  • É possível determinar a variação da energia cinética? Justifique sua resposta e em caso afirmativo determine.
  • Nesta situação existe energia potencial? Em caso afirmativo existe alguma relação entre o trabalho e a variação da energia potencial?
  • Podemos classificar esse sistema como sistema conservativo?
  • É possível determinar a velocidade a velocidade com que o esquiador atinge o solo? Justifique sua resposta e em caso afirmativo calcule a velocidade.

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Forças Conservativas.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Energia Potencial.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Conservação da Energia Mecânica.
  • Conclusão a partir das páginas anteriores.

Atividade 2

Um motorista abandona seu carro de massa 600 kg em uma rua plana, sem acionar o freio de mão. Outro veículo de massa 1000 kg, com velocidade constante de 50 m/s, colide com a traseira desse carro, e após o choque, os dois veículos passam a se movimentar juntos, deixando uma marca no asfalto de 10 m até pararem completamente.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)Imagem disponível em: http://fisicaevestibular.com.br/novo/wp-content/uploads/migracao/colisoes/i_668e50d0091f6b71_html_da2523e4.png

Algumas perguntas podem ser feitas sobre o evento, tais como:

  • Se soubermos o intervalo que a força que deformou os veículos atuou, é possível determinar o impulso e o módulo dessa força? Em caso afirmativo considere o intervalo de tempo igual a 0,25s.
  • Qual é o tipo de colisão que ocorreu?
  • Há conservação de momento linear?
  • A energia cinética do sistema é conservada?
  • Podemos afirmar que a marca no asfalto é devido a força de atrito? Em caso afirmativo determine o trabalho realizado pela força de atrito.
  • Como podemos relacionar o trabalho e a energia cinética?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Linear, abra a página Momento Linear.
  • Em Conservação de Momento Linear, abra a página Colisões.
  • Conclusão decorrente das questões 1 e 2.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Energia, abra a página Trabalho e Forças Conservativas.

Atividade 3

Um ciclista, está em alta velocidade, quando solta o guidão da bicicleta, abre os braços, e não cai imediatamente. Após um tempo ele resolve frear.

Faremos a seguir algumas perguntas sobre a situação

  • Por que ao acionar os freios a velocidade da bicicleta diminui e a bicicleta para?
  • Por que ao soltar o guidão, o ciclista em alta velocidade, não cai imediatamente.?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento de Inércia e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Momento Angular, abra as páginas Torque e Momento Angular.

Atividade 4

Essa atividade tem como objetivo verificar a conservação de momento angular em um sistema formado por duas latinhas ligadas por um barbante como mostra a figura a seguir.

Segurando a latinha superior, gire a outra latinha, torcendo o elástico. Observe e anote o que acontece com cada uma das latinhas.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)Imagem disponível em: GREF – Física – Mecânica

Na primeira situação as latinhas possuem massas iguais. Na segunda a latinha na extremidade inferior possui maior massa e na situação 3 as das latinhas são iguais, porém estão distribuídas de forma diferentes.

Analisando cada situação, o que podemos fazer algumas perguntas:

  • As velocidades angulares das latinhas, na extremidade superior e inferior, são iguais ou diferentes.
  • Qual a relação existente entre a velocidade angular e o momento de inércia?
  • O que é necessário para que ocorra conservação do momento angular?

Para responder as questões sugerimos que você siga o roteiro. Os passos estão numerados de acordo com a numeração das questões.

Roteiro

  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento de Inércia e Energia Cinética.
  • Em Conservação de Momento Angular, abra a página Momento Angular.
  • Conclusão das páginas anteriores.

APÓS RESOLVER OS PROBLEMAS RESPONDA O QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO DO SITE QUE SEGUE NO LINK ABAIXO.

QUESTIONÁRIO DE AVALIAÇÃO

Energia Cinética

Rosimar Gouveia

Professora de Matemática e Física

A energia cinética é a energia associada ao movimento dos corpos. Do grego o termo “cinética” significa “movimento”.

Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética.

A unidade de medida da energia cinética, no sistema internacional, é o Joule (J), em homenagem ao cientista inglês James Prescott Joule (1818-1889).

Fórmula da Energia Cinética

Para calcular a energia cinética dos corpos, utiliza-se a equação abaixo:

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

  • Onde:
  • Ec: energia cinética, também pode ser representada pela letra K (J).m: massa do corpo (kg)v: velocidade do corpo (m/s)
  • A partir disso, conclui-se que se duplicarmos a massa de um corpo, mantendo sua velocidade, a sua energia cinética também irá duplicar.
  • Por outro lado, a velocidade está elevada ao quadrado, então se o seu valor duplicar e sua massa permanecer constante, a energia cinética será quadruplicada.

Exemplo

Qual a energia cinética de uma pessoa com 60 kg e que está numa velocidade de 10 m/s?

Assim, no instante considerado, a energia cinética do corpo é igual a 3000 J.

Energia Cinética e Trabalho

Para que um corpo sofra uma variação na sua velocidade, é necessário que um trabalho seja realizado sobre ele. Essa variação na velocidade do corpo faz com que sua energia cinética varie.

  1. O teorema da energia cinética indica que a variação da energia cinética é igual ao trabalho, ou seja:
  2. T = ∆Ec
  3. Onde,
  4. T: trabalho (J)
    ∆Ec: variação da energia cinética (J)
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Exemplo

  • Qual o trabalho que deverá ser realizado sobre um corpo de massa igual a 6 kg, para que sua velocidade passe de 4 m/s para 20 m/s?
  • Solução
  • O trabalho é igual a variação da energia cinética. Essa variação pode ser calculada diminuindo-se o valor da energia cinética final da energia cinética inicial:
  • ∆Ec = Ecf – Eci
  • Calculando os valores de Ecf e Eci, temos:

itálico 20 à potência de itálico 2 sobre denominador itálico 2 fim da fração itálico igual a itálico 1200 itálico espaço J E com c i subscrito fim do subscrito itálico igual a numerador itálico 6 itálico.

itálico 4 à potência de itálico 2 sobre denominador itálico 2 fim da fração itálico igual a itálico 48 itálico espaço J itálico incremento E com c subscrito itálico igual a itálico 1200 itálico menos itálico 48 itálico igual a itálico 1152 itálico espaço J T itálico igual a itálico incremento E com c subscrito itálico igual a itálico 1152 itálico espaço J fim do estilo” class=”Wirisformula” src=”https://www.todamateria.com.br/energia-cinetica/” width=”173″>

Portanto, o trabalho necessário para mudar a velocidade do corpo, será igual a 1152 J.

Leia também:

Exercícios Resolvidos

1) Fuvest – 2017

Helena, cuja massa é 50 kg, pratica o esporte radical bungee jumping.

Em um treino, ela se solta da beirada de um viaduto, com velocidade inicial nula, presa a uma faixa elástica de comprimento natural L0 = 15 m e constante elástica k = 250 N/m.

Quando a faixa está esticada 10 m além de seu comprimento natural, o módulo da velocidade de Helena é: (Note e adote: Aceleração da gravidade: 10 m/s2 . A faixa é perfeitamente elástica; sua massa e efeitos dissipativos devem ser ignorado )

  1. a) 0 m/s
    b) 5 m/s
    c) 10 m/s
    d) 15 m/s
  2. e) 20 m/s

Ver Resposta

  • Para calcular a velocidade de Helena quando a faixa está esticada 10 m, podemos utilizar o teorema da energia cinética.
  • Como Helena está presa em uma faixa elástica, podemos calcular o trabalho da força elástica e ao se soltar do viaduto, teremos também o trabalho da força peso.
  • Desta forma, o trabalho total produzido será igual a variação da energia cinética sofrida por Helena.
  • Sendo o trabalho total igual a soma do trabalho da força peso com o trabalho da força elástica.

Assim, vamos começar calculando o valor do trabalho da força peso.

O comprimento natural da faixa é 15 m, entretanto, ela está esticada 10 m. Portanto, a distância percorrida por Helena foi de 25 m (15 + 10).

Considerando que o trabalho da força peso na descida é positivo, temos:

  1. Agora, vamos calcular o trabalho da força elástica.
  2. Perceba que, neste caso, o trabalho será negativo (trabalho resistivo), pois a corda está esticada e a força elástica é contrária ao movimento.
  3. Note ainda que x representa a deformação da faixa. Neste caso, o seu valor é igual a 10 m, assim:

Como Helena partiu do repouso, sua velocidade inicial era igual a zero. Portanto, sua energia cinética também era igual a zero.

Substituindo os valores encontrados no teorema da energia cinética:

Alternativa: a) 0 m/s

2) Uerj – 2015

Um carro, em um trecho retilíneo da estrada na qual trafegava, colidiu frontalmente com um poste. O motorista informou um determinado valor para a velocidade de seu veículo no momento do acidente.

O perito de uma seguradora apurou, no entanto, que a velocidade correspondia a exatamente o dobro do valor informado pelo motorista.

Considere Ec1 a energia cinética do veículo calculada com a velocidade informada pelo motorista e Ec2 aquela calculada com o valor apurado pelo perito.
A razão Ec1/Ec2 corresponde a:

  • a)) 1/2
    b) 1/4
    c) 1
  • d) 2

Ver Resposta

A razão entre a energia cinética informada pelo motorista e a energia cinética encontrada pelo perito é dada por:

Alternativa: b) 1/4

3) Enem – 2015

Um carro solar é um veículo que utiliza apenas a energia solar para a sua locomoção. Tipicamente, o carro contém um painel fotovoltaico que converte a energia do Sol em energia elétrica que, por sua vez, alimenta um motor elétrico.

A imagem mostra o carro solar Tokai Challenger, desenvolvido na Universidade de Tokai, no Japão, e que venceu o World Solar Challenge de 2009, uma corrida internacional de carros solares, tendo atingido uma velocidade média acima de 100 km/h.

Como Calcular a Energia Cinética: 9 Passos (com Imagens)

Considere uma região plana onde a insolação (energia solar por unidade de tempo e de área que chega à superfície da Terra) seja de 1 000 W/m2 , que o carro solar possua massa de 200 kg e seja construído de forma que o painel fotovoltaico em seu topo tenha uma área de 9,0 m2 e rendimento de 30%. Desprezando as forças de resistência do ar, o tempo que esse carro solar levaria, a partir do repouso, para atingir a velocidade de 108 km/h é um valor mais próximo de

a) 1,0 s.
b) 4,0 s.
c) 10 s.
d) 33 s.

e) 300 s.

Ver Resposta

No carro solar, a energia recebida do Sol é transformada em trabalho. Esse trabalho será igual a variação da energia cinética.

  1. Antes de substituir os valores no teorema da energia cinética, devemos transformar o valor a velocidade para o sistema internacional.
  2. 108 km/h : 3,6 = 30 m/s.
  3. O trabalho será igual a:

No local, a insolação é igual a 1 000 W para cada m2 . Como a placa tem uma área de 9 m2, a potência do carro será igual a 9 000 W. Entretanto, o rendimento é de 30%, logo a potência útil será igual a 2 700 W.

  • Lembrando que potência é igual a razão do trabalho pelo tempo, temos:
  • Alternativa: d) 33 s

Para mais questões com resolução comentada, veja também: Exercícios sobre Energia Cinética.

Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.

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