pode se afirmar que ao andar de skate há movimentos de energia cinética? Explique
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Resposta:
É interessante notar que uma criança em um balanço também consegue a mesma proeza. Quem já andou de balanço facilmente aprendeu como transferir energia mecânica para o balanço graças ao trabalho de forças internas ao sistema balanço-sujeito. Discutirei o caso do balanço e depois o do skatista na pista em forma de banheira.
Inicialmente é importante destacar que o trabalho de forças internas a um sistema pode modificar (aumentar ou diminuir) a energia mecânica de um sistema.
Em um automóvel é evidente que o trabalho do motor (que é um trabalho interno ao sistema automóvel) pode aumentar a energia mecânica do automóvel ou compensar as perdas causadas por agentes externos (ar, estrada, …). Assim também os freios de um automóvel, realizando um trabalho interno resistivo (negativo) sobre as rodas, fazem com que a energia mecânica do automóvel diminua. Idem para uma bicicleta. Eu poderia dar inúmeros outros exemplos de como trabalho produzido dentro de um sistema (portanto realizado por forças internas) afeta a energia mecânica do sistema mas me contento com estes.
No caso da criança que se embala vale detalhar um pouco melhor como ela consegue transferir energia mecânica ao balanço pois este processo é muito interessante do ponto de vista dinâmico. Inicialmente noto que a criança pode alterar a posição de partes do seu corpo em relação ao balanço, por exemplo, por simples movimento das pernas que pendem para fora do balanço ou elevando ou baixando o corpo sobre o assento. Se modelarmos o balanço como um pêndulo, estes movimentos do corpo da criança em relação ao balanço modificam o comprimento do “pêndulo simples equivalente” ao sistema balanço-criança. Então considerarei que a criança já tenha inicialmente alguma energia potencial gravitacional, partindo do repouso do ponto A da figura abaixo.
O balanço, ao descer, ganha energia cinética e quantidade de movimento angular em torno do ponto de suspensão. Quando o balanço atinge a parte baixa da trajetória, a criança eleva as pernas que pendiam abaixo do assento e, pode também, se puxando para cima elevar todo o corpo em relação ao assento. Isto equivale a encurtar o comprimento do “pêndulo simples equivalente” e tal está indicado na figura como a linha BC. Ao encurtar o comprimento do pêndulo, há um ganho de energia cinética graças ao fato que este encurtamento NÃO altera a quantidade de movimento angular em relação à suspensão. Ou seja, este processo é análogo ao da bailarina que, já rodopiando, fecha seus braços, realizando trabalho, conservando a quantidade de movimento angular e ganhando energia cinética. Vide a discussão em Girando e aumentando a energia cinética. Como surge a energia cinética extra? .