Embora toda pessoa tenha uma ideia do que seja energia, é difícil estabelecer uma definição exata para ela. A energia pode ser entendida como a capacidade de causar alterações. Uma das leis mais fundamentais da natureza é o princípio de conservação da energia. Ele diz que durante uma interação, a energia pode mudar de uma forma para outra, mas que a quantidade total permanece constante. Ou seja, a energia não pode ser criada ou destruída. Uma rocha que cai de um penhasco, por exemplo, adquire velocidade como resultado de sua energia potencial gravitacional (tipo de energia que está relacionada à tudo que está no alto em relação ao solo) ser convertida em energia cinética (tipo de energia que está relacionada com o movimento dos corpos).
Çengel, Yunus A.; Boles, Michael A. Termodinâmica. 7. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
No salto em altura, o atleta corre e transforma a energia cinética da corrida em energia potencial gravitacional (a velocidade horizontal se transforma parcialmente em uma velocidade vertical). Javier Sotomayor é até hoje o recordista mundial do salto em altura masculino com a marca de 2,45m. Considerando que Javier possuía 80 kg quando bateu o record e que atingiu uma velocidade média de corrida de 8 m/s durante a corrida, calcule a porcentagem de energia cinética que foi convertida em energia potencial no momento do salto. Dado que g = 10 m/s².
Soluções para a tarefa
Utilizando relações de energia cinetica e potencial gravitacional, temos que somente 76,56% da energia de Javier foi utilizada para o salto.
Explicação passo-a-passo:
Então sabemos que Javier alcançou a marca de altura dada por 2,45 m, e com este valor podemos calcular sua energia potencial gravitacional neste ponto mais alto pela formula:
Ep = m . g . h
Onde 'm' é a massa de Javier, 'g' é a aceleração da gravidade e 'h' é a altura maxima atingida. Substituindo nossos valores, temos que:
Ep = 80 . 10 . 2,45
Ep = 1960 J
Assim esta energia necessaria para alcançar esta altura foi de 1960 J.
Quando ele estava correndo antes de pular, ele tinha uma velocidade 'v' medida por 8 m/s, e utilizando a formula de energia cinetica podemos descobrir sua energia:
Ec = ( m . v² ) / 2
Ec = ( 80 . 8² ) / 2
Ec = 40 . 64
Ec = 2560 J
Assim durante sua corrida Javier possuia 2560 J, porém somente 1960 J desta energia foram convertidas no salto, então vamos dividir 1960 J por 2560 J e descobrir a razão desta energia utilizada, e por fim multiplicar por 100% para termos esta relação em porcentagem:
( 1960 / 2560 ) . 100% = 76,56%
Assim temos que somente 76,56% da energia de Javier foi utilizada para o salto.