Energia cinética
Em física, a energia cinética em um objeto é a energia que ele possui devido ao seu movimento. Isto é definido como o trabalho necessário para acelerar um corpo de massa em repouso para que este adquira velocidade. Tendo ganho essa energia durante a aceleração, o corpo mantém essa energia cinética a menos que a sua velocidade mude. A mesma quantidade de trabalho é produzido por um corpo desacelerando da sua velocidade atual para um estado de repouso.
O termo cinética teve sua origem na palavra grega κίνησις kinesis, cujo significado é movimento. A dicotomia entre energia cinética e energia potencial pode ser comparada aos conceitos de Aristóteles de atualidade e potencialidade. O princípio em mecânica clássica de que E ∝ m v 2 {\displaystyle E\propto mv^{2}} foi primeiramente desenvolvido por Gottfried Leibniz e Johann Bernoulli, que descreveu a energia cinética como força viva, vis viva. Willem's Gravesande da Holanda forneceu provas experimentais desta relação. Ao deixar cair pesos de alturas diferentes em um bloco de argila, Willem's Gravesande determinou que a profundidade de penetração dos pesos era proporcional ao quadrado de sua velocidade de impacto. Émilie du Châtelet reconheceu as implicações da experiência e publicou uma explicação. Os termos energia cinética e trabalho nos seus significados científicos atuais datam de meados do século XIX. Os primeiros entendimentos dessas ideias podem ser atribuídos a Gaspard-Gustave Coriolis, que em 1829 publicou o artigo intitulado Du Calcul de l'Effet des Machines descrevendo a matemática da energia cinética. William Thomson, depois Lord Kelvin, recebe o crédito por cunhar o termo "energia cinética" c. 1849-51.
Imagem: Paullo78 · BY-SA · Openverse
Energia ocorre de várias formas, incluindo energia química, energia térmica, radiação eletromagnética, energia gravitacional, energia elétrica, energia elástica, energia nuclear, e energia de descanso. Estas podem ser categorizadas em duas classes principais: energia potencial e energia cinética. Energia cinética é a energia de movimento de um objeto. Energia cinética pode ser transferida entre objetos e transformada em outros tipos de energia. A energia cinética pode ser melhor compreendida por exemplos que demonstram como ela é transformada de uma para outras formas de energia. Por exemplo, um ciclista usa energia química fornecida por alimentos para acelerar uma bicicleta a uma velocidade arbitrária. Em uma superfície nivelada, esta velocidade pode ser mantida sem trabalho adicional, excepto para superar a resistência do ar e fricção. A energia química foi convertida em energia cinética, a energia do movimento, mas o processo não é completamente eficiente e o ciclista produz calor.
Imagem: JavierArizaRosado · BY-SA · Openverse
Um objeto de massa m que se move a uma velocidade de módulo v, possui uma energia cinética Ec que é expressa na mecânica clássica como:
Imagem: Lauro Chieza de Carvalho · BY-SA · Openverse
Para se apresentar a dedução, antes é preciso uma observação quantitativa. Seja um corpo de massa m movendo-se sob a ação de uma força resultante constante de módulo F. Suponha que este corpo teve uma variação de velocidade de v 0 {\displaystyle v_{0}} para v {\displaystyle v} em um deslocamento Δ S = d {\displaystyle \Delta S=d} . v 2 = v 0 2 + 2 a Δ S {\displaystyle v^{2}=v_{0}^{2}+2a\Delta S} v 2 = v 0 2 + 2 a d {\displaystyle v^{2}=v_{0}^{2}+2ad} a = v 2 − v 0 2 2 d {\displaystyle a={\frac {v^{2}-v_{0}^{2}}{2d}}} Agora, multiplicando a equação pela massa m, tem-se: m a = m v 2 − v 0 2 2 d {\displaystyle ma=m{\frac {v^{2}-v_{0}^{2}}{2d}}} Já que a resultante da força é F=ma, então: F = m v 2 − v 0 2 2 d {\displaystyle F=m{\frac {v^{2}-v_{0}^{2}}{2d}}} F d = m v 2 − v 0 2 2 {\displaystyle Fd=m{\frac {v^{2}-v_{0}^{2}}{2}}} Como Fd é igual ao trabalho W realizado pela força resultante F para deslocar o corpo, então:
Imagem: Senado Federal · BY · Openverse
A unidade que expressa a grandeza escalar energia cinética (e qualquer outro tipo de energia) no Sistema Internacional de Unidades é o Joule. Esta unidade é representada por J em homenagem ao cientista inglês do século XIX, James Prescott Joule. 1 J = 1 N.m = 1 (kg.m/s²).m = 1 kg.m²/s². Já no Sistema Inglês, a unidade de energia cinética (e qualquer outro tipo de energia) é: 1 foot.lb = 1 foot.slug.foot/s² = 1 slug.foot²/s²
Imagem: Senado Federal · BY · Openverse
A energia cinética de uma pessoa de massa 50 kg movendo-se com a velocidade de 5 m/s é Logo, sua energia cinética é de 625 joules.
