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Athena Cursos – Física - Cinemática

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Contexto histórico e importância

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  • O princípio da conservação de energia começou a ser formalizado no século XIX, com cientistas como Julius Mayer, James Joule e Hermann von Helmholtz.
  • A percepção de que a energia não se perde, apenas se transforma, revolucionou a Física e serviu de base para a Mecânica, Termodinâmica, Eletromagnetismo e Física Moderna.
  • Em Mecânica, sistemas conservativos são uma das bases para entender movimentos complexos sem precisar detalhar todas as forças em cada instante.

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O que são sistemas conservativos?

  • Um sistema conservativo é aquele em que a energia mecânica total se mantém constante ao longo do tempo.
  • Em outras palavras, a soma da energia cinética (Ec) e da energia potencial (Ep) não se altera, desde que forças dissipativas (como atrito ou resistência do ar) sejam desprezadas.

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Exemplo simples:

  • Um pêndulo ideal (sem atrito com o ar ou com o eixo).
  • Uma mola ideal com massa presa a ela, oscilando sem resistência.
  • O movimento de um planeta em torno do Sol (quando desprezamos perdas por radiação, etc.).

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Forças conservativas

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  • Forças conservativas são aquelas cujo trabalho não depende do caminho, mas apenas dos pontos inicial e final.
  • Exemplo:
    • Força peso (gravidade)
    • Força elástica (mola)
    • Força elétrica (campo elétrico conservativo)

Propriedade:

  • O trabalho realizado por uma força conservativa em um ciclo fechado é zero.

τ = 0

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Forças não conservativas

  • São aquelas que dissipam energia e transformam parte da energia mecânica em outras formas (como calor).
  • Exemplo:
    • Atrito
    • Resistência do ar
    • Forças viscosas em fluidos

Quando presentes, a energia mecânica não se conserva.

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Exercícios resolvidos

Exercício 1

Um objeto de 2 kg é solto do repouso a 10 m de altura (despreze resistência do ar).�Calcule a velocidade ao atingir o solo. (Use g=10 m/s²)

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Exercício 2

Uma mola ideal de constante k=200 N/m é comprimida em 0,1 m. Um bloco de 1 kg é liberado. Qual será a velocidade do bloco quando a mola atingir seu comprimento natural?

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