Mecânica II · Episódio 7

Para onde foi a energia do carro que freou

Forças dissipativas e energia térmica

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 71 / 19

O caso

Roda de corrida com o disco em brasa e as barras de energia antes e depois

reta: cerca de 350 km/h → curva: cerca de 70 km/h, em poucos segundos
disco de carbono: 350 °C a 1 000 °C · frenagem forte: acima de 1 000 °C
energia cinética na saída: quase 26 vezes menor que na entrada
à noite: quatro discos acesos

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 72 / 19

O caso

reta: cerca de 350 km/h → curva: cerca de 70 km/h, em poucos segundos
disco de carbono: 350 °C a 1 000 °C · frenagem forte: acima de 1 000 °C
energia cinética na saída: quase 26 vezes menor que na entrada
à noite: quatro discos acesos

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 72 / 19

O caso

reta: cerca de 350 km/h → curva: cerca de 70 km/h, em poucos segundos
disco de carbono: 350 °C a 1 000 °C · frenagem forte: acima de 1 000 °C
energia cinética na saída: quase 26 vezes menor que na entrada
à noite: quatro discos acesos

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 72 / 19

O caso

reta: cerca de 350 km/h → curva: cerca de 70 km/h, em poucos segundos
disco de carbono: 350 °C a 1 000 °C · frenagem forte: acima de 1 000 °C
energia cinética na saída: quase 26 vezes menor que na entrada
à noite: quatro discos acesos

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 72 / 19

Pergunta do episódio

Se a energia não some, onde está a que o carro perdeu?

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 73 / 19

Conceito 1 — Conservativa × dissipativa

Peso pagando igual por dois caminhos; atrito cobrando mais no desvio

conservativa: trabalho não depende do caminho · tem (peso, elástica)
dissipativa: depende do caminho · sempre negativo (atrito, ar)
o atrito não devolve: na volta, cobra de novo

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 74 / 19

Conceito 1 — Conservativa × dissipativa

conservativa: trabalho não depende do caminho · tem (peso, elástica)
dissipativa: depende do caminho · sempre negativo (atrito, ar)
o atrito não devolve: na volta, cobra de novo

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 74 / 19

Conceito 1 — Conservativa × dissipativa

conservativa: trabalho não depende do caminho · tem (peso, elástica)
dissipativa: depende do caminho · sempre negativo (atrito, ar)
o atrito não devolve: na volta, cobra de novo

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 74 / 19

Exemplo resolvido — atrito e caminho

Atrito de 5 N: caminho reto de 4 m contra desvio de 8 m

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 75 / 19

Exemplo resolvido — atrito e caminho

Atrito de 5 N: caminho reto de 4 m contra desvio de 8 m

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 75 / 19

Exemplo resolvido — atrito e caminho

Atrito de 5 N: caminho reto de 4 m contra desvio de 8 m

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 75 / 19

Conceito 2 — Balanço com atrito

Bloco no alto da rampa e no pé, com colunas de energia de mesma altura

antes de tudo: sistema + dois instantes + nível zero

com
→ volta a conservação

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 76 / 19

Exemplo resolvido — bloco na rampa

2 kg, rampa de 5 m, chega a 8 m/s · zero no pé

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 77 / 19

Exemplo resolvido — bloco na rampa

2 kg, rampa de 5 m, chega a 8 m/s · zero no pé

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 77 / 19

Exemplo resolvido — bloco na rampa

2 kg, rampa de 5 m, chega a 8 m/s · zero no pé

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 77 / 19

Conceito 3 — A coluna calor

Extrato de frenagem: cinética encolhe, calor cresce, soma fixa

energia não se cria nem se destrói: muda de forma
térmica: agitação das partículas → temperatura sobe
extrato: cinética · potencial · térmica — soma constante
energia é escalar: barra ou número, nunca seta

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 78 / 19

Conceito 3 — A coluna calor

energia não se cria nem se destrói: muda de forma
térmica: agitação das partículas → temperatura sobe
extrato: cinética · potencial · térmica — soma constante
energia é escalar: barra ou número, nunca seta

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 78 / 19

Conceito 3 — A coluna calor

energia não se cria nem se destrói: muda de forma
térmica: agitação das partículas → temperatura sobe
extrato: cinética · potencial · térmica — soma constante
energia é escalar: barra ou número, nunca seta

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 78 / 19

Conceito 3 — A coluna calor

energia não se cria nem se destrói: muda de forma
térmica: agitação das partículas → temperatura sobe
extrato: cinética · potencial · térmica — soma constante
energia é escalar: barra ou número, nunca seta

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 78 / 19

Exemplo resolvido — carro até parar

1 000 kg a 108 km/h, pista plana, até parar: toda a vira térmica

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 79 / 19

Exemplo resolvido — carro até parar

1 000 kg a 108 km/h, pista plana, até parar: toda a vira térmica

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 79 / 19

Exemplo resolvido — carro até parar

1 000 kg a 108 km/h, pista plana, até parar: toda a vira térmica

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 79 / 19

Conceito 4 — O freio

Marca de pneu de 90 m com o retângulo força vezes distância

pastilha contra disco: cinética → calor, de propósito
área do retângulo : trabalho do atrito, calor gerado
marca de 90 m a 108 km/h →
freio quente demais → atrito cai → área de escape

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 710 / 19

Conceito 4 — O freio

pastilha contra disco: cinética → calor, de propósito
área do retângulo : trabalho do atrito, calor gerado
marca de 90 m a 108 km/h →
freio quente demais → atrito cai → área de escape

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 710 / 19

Conceito 4 — O freio

pastilha contra disco: cinética → calor, de propósito
área do retângulo : trabalho do atrito, calor gerado
marca de 90 m a 108 km/h →
freio quente demais → atrito cai → área de escape

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 710 / 19

Conceito 4 — O freio

pastilha contra disco: cinética → calor, de propósito
área do retângulo : trabalho do atrito, calor gerado
marca de 90 m a 108 km/h →
freio quente demais → atrito cai → área de escape

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 710 / 19

Exemplo resolvido — o disco de corrida

Barras do carro de corrida: calor de 3,6 MJ em 3 s

Cerca de 800 kg · 350 → 70 km/h (cerca de 97 e 19 m/s) em cerca de 3 s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 218 chuveiros de 5 500 W

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 711 / 19

Exemplo resolvido — o disco de corrida

Cerca de 800 kg · 350 → 70 km/h (cerca de 97 e 19 m/s) em cerca de 3 s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 218 chuveiros de 5 500 W

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 711 / 19

Exemplo resolvido — o disco de corrida

Cerca de 800 kg · 350 → 70 km/h (cerca de 97 e 19 m/s) em cerca de 3 s

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

cerca de 218 chuveiros de 5 500 W

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 711 / 19

Conceito 5 — O quadrado dói

Barras de energia a 54 e a 108 km/h e as duas marcas de pneu

calor a gerar: a toda

dobro da velocidade → 4 vezes o calor e a marca (mesma força)
triplo da velocidade → 9 vezes

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 712 / 19

Exemplo resolvido — 54 contra 108

1 000 kg a 54 km/h (15 m/s) · atrito de 5 000 N · até parar

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

um quarto dos 90 m

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 713 / 19

Exemplo resolvido — 54 contra 108

1 000 kg a 54 km/h (15 m/s) · atrito de 5 000 N · até parar

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

um quarto dos 90 m

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 713 / 19

Exemplo resolvido — 54 contra 108

1 000 kg a 54 km/h (15 m/s) · atrito de 5 000 N · até parar

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

um quarto dos 90 m

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 713 / 19

Conceito 6 — Rendimento

Motor de 100 kW: 30 kW na roda e 70 kW de calor

o resto não some: vira calor
freio: rendimento zero · nenhum motor real chega a 100%
rendimento maior: desperdiça menos (não é "mais forte")

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 714 / 19

Conceito 6 — Rendimento

o resto não some: vira calor
freio: rendimento zero · nenhum motor real chega a 100%
rendimento maior: desperdiça menos (não é "mais forte")

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 714 / 19

Conceito 6 — Rendimento

o resto não some: vira calor
freio: rendimento zero · nenhum motor real chega a 100%
rendimento maior: desperdiça menos (não é "mais forte")

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 714 / 19

Exemplo resolvido — motor

Motor recebe 60 kW e entrega 21 kW na roda

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 715 / 19

Exemplo resolvido — motor

Motor recebe 60 kW e entrega 21 kW na roda

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 715 / 19

Exemplo resolvido — motor

Motor recebe 60 kW e entrega 21 kW na roda

Fórmula:

Substituição:

Resultado:

Professor Canário · Mecânica II · Episódio 715 / 19

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