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Teorema Trabalho-Energia

1829
  • Gaspard-Gustave Coriolis
Mechanical engineering workspace illustrating the work-energy theorem application.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O teorema trabalho-energia afirma que o trabalho total ([latex]W[/latex]) realizado por todas as forças que atuam sobre uma partícula é igual à variação de sua energia cinética ([latex]Delta E_k[/latex]). Matematicamente, [latex]W = Delta E_k = E_{k,f} – E_{k,i}[/latex]. Este princípio relaciona diretamente os conceitos de força, deslocamento e energia, fornecendo uma ferramenta poderosa para analisar o movimento sem usar diretamente as leis de Newton. segunda lei.

O teorema trabalho-energia fornece uma ligação direta entre a dinâmica das forças e a cinemática do movimento, expressa através da linguagem da energia. Ele é derivado diretamente da segunda lei de Newton, [latex]F_{net} = ma[/latex]. Integrando a força resultante em relação ao deslocamento, pode-se mostrar que essa integral é igual à variação da quantidade [latex]frac{1}{2}mv^2[/latex]. Coriolis definiu formalmente essa integral como "trabalho" e [latex]frac{1}{2}mv^2[/latex] como "energia cinética", formulando assim o teorema como [latex]W_{net} = Delta E_k[/latex]. Isso representou um avanço conceitual significativo, pois permite a análise de sistemas complexos sem a necessidade de resolver diretamente as equações diferenciais do movimento. Por exemplo, para encontrar a velocidade final de um objeto após ser submetido a uma força variável ao longo de uma certa distância, basta calcular o trabalho total realizado e igualá-lo à variação da energia cinética. O teorema se aplica ao trabalho realizado pela força *resultante*. Se considerarmos o trabalho realizado por forças individuais, ele pode ser dividido. Por exemplo, o trabalho realizado por forças conservativas (como a gravidade) é igual à variação negativa da energia potencial, o que leva ao princípio mais amplo da conservação da energia mecânica (ΔEk + ΔEp = Wnão-conservativo).

UNESCO Nomenclature: 2209
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Segunda lei do movimento de Isaac Newton ([latex]F=ma[/latex])
  • Definição de trabalho mecânico: força vezes deslocamento
  • A fórmula para a energia cinética clássica ([latex]E_k = frac{1}{2}mv^2[/latex])

Aplicações

  • projeto de engenharia de motores e máquinas
  • análise de colisões na física
  • biomecânica do movimento humano e animal
  • Cálculo da distância de frenagem de veículos
  • cálculos astronômicos de manobras orbitais

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: teorema trabalho-energia, energia cinética, trabalho, força, deslocamento, trabalho resultante, conservação de energia, mecânica clássica, dinâmica, física de partículas.

Contexto histórico

Teorema Trabalho-Energia

1821
1822
1827
1829
1831
1831
1833
1820
1822
1824
1827
1831
1831
1832
1834

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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