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Física · Glossário

O que é Energia cinética?

Definição 9.2 Física do ensino médio · Capítulo 9 — Energia: formas e conservação

Um corpo de massa mm (em kg\mathrm{kg}) que se move com velocidade vv (em m/s\mathrm{m}/\mathrm{s}) carrega a energia cinética Ek=12 mv2E_k = \tfrac12\, m v^2: dobrar a massa a dobra, dobrar a velocidade a quadruplica.

Exemplos

Exemplo 9.3 (Carro contra pedestre)

Um carro de 1300 kg1300\,\mathrm{kg} a 100 km/h100\,\mathrm{km}/\mathrm{h} =27.8 m/s= 27.8\,\mathrm{m}/\mathrm{s} carrega Ek=12×1300×27.82≈5.0×105 JE_k = \tfrac12 \times 1300 \times 27.8^2 \approx 5.0 \times 10^{5}\,\mathrm{J}; um pedestre de 70 kg70\,\mathrm{kg} a 1.5 m/s1.5\,\mathrm{m}/\mathrm{s}, 12×70×1.52≈79 J\tfrac12 \times 70 \times 1.5^2 \approx 79\,\mathrm{J} — seis mil vezes menos. Velocidade é cara: o quadrado se encarrega disso.

Exemplo 9.5 (Caixa-d’água elevada)

Cada metro cúbico (1000 kg1000\,\mathrm{kg}) de água armazenado 30 m30\,\mathrm{m} acima, numa caixa-d’água elevada, guarda 1000×9.81×30≈2.9×105 J1000 \times 9.81 \times 30 \approx 2.9 \times 10^{5}\,\mathrm{J} — cerca de seis décimos da energia cinética do carro acima. As cidades estocam energia lá em cima.

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Definição 18.1 Física do ensino médio · Capítulo 18 — Energia mecânica e sua conservação

Um corpo de massa mm (kg\mathrm{kg}) que se move com velocidade vv (m/s\mathrm{m}/\mathrm{s}) carrega a energia cinética

Ek=12 mv2.E_k = \tfrac12\, m v^2 .

Conferência de unidades: kg m2/s2=N m=J\mathrm{kg}\,\mathrm{m}^{2}/\mathrm{s}^{2} = \mathrm{N}\,\mathrm{m} = \mathrm{J} — joules, como toda energia (Capítulo 9).

Exemplos

Exemplo 18.2 (Ordens de grandeza)

  • um pedestre, 70 kg70\,\mathrm{kg} a 1.4 m/s1.4\,\mathrm{m}/\mathrm{s}: Ek=12×70×1.42≈69 JE_k = \tfrac12 \times 70 \times 1.4^2 \approx 69\,\mathrm{J};
  • um carro, 1300 kg1300\,\mathrm{kg} a 130 km/h130\,\mathrm{km}/\mathrm{h} =36.1 m/s= 36.1\,\mathrm{m}/\mathrm{s}: Ek≈8.5×105 JE_k \approx 8.5 \times 10^{5}\,\mathrm{J};
  • um trem de alta velocidade, m=3.85×105 kgm = 3.85 \times 10^{5}\,\mathrm{kg}, a 320 km/h320\,\mathrm{km}/\mathrm{h} =88.9 m/s= 88.9\,\mathrm{m}/\mathrm{s}: Ek≈1.5×109 JE_k \approx 1.5 \times 10^{9}\,\mathrm{J};
  • uma bala de fuzil, 8.0 g8.0\,\mathrm{g} a 800 m/s800\,\mathrm{m}/\mathrm{s}: Ek≈2.6 kJE_k \approx 2.6\,\mathrm{kJ}.

Sete ordens de grandeza separam o passeio do trem. E EkE_k cresce com o quadrado da velocidade: a 130 km/h130\,\mathrm{km}/\mathrm{h} o carro carrega 44 vezes a energia que tem a 65 km/h65\,\mathrm{km}/\mathrm{h} — quatro vezes o que os freios dele precisam remover.

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