Vamos quebrar como calcular a energia térmica gerada pelos freios de um trem.

Entendendo os conceitos

* energia cinética: Um objeto em movimento possui energia cinética. A fórmula para energia cinética (KE) é:
Ke =(1/2) * massa * velocidade²²
* Teorema da energia do trabalho: O trabalho realizado em um objeto é igual à mudança em sua energia cinética. Nesse caso, os freios fazem trabalhos negativos no trem, diminuindo a velocidade.
* Energia térmica: A energia se dissipou como calor devido ao atrito. Nesse caso, o atrito entre as pastilhas de freio e as rodas.

calcular energia térmica

1. energia cinética inicial: Calcule a energia cinética do trem antes da frenagem.
* Ke_initial =(1/2) * Massa * W²

2. Energia cinética final: O trem para, então sua energia cinética final é zero.
* Ke_final =0

3. Mudança na energia cinética: A diferença entre energia cinética inicial e final é a energia perdida devido à frenagem.
* ΔKE =ke_final - ke_initial =- (1/2) * Mass * W²

4. Energia térmica: A mudança na energia cinética é igual à energia térmica gerada. Como o trabalho realizado pelos freios é negativo, a energia térmica gerada é positiva.
* Energia térmica =| Δke | =(1/2) * Massa * W²

Notas importantes:

* unidades : Garanta unidades consistentes para massa (quilogramas), velocidade (metros por segundo) e energia (joules).
* suposições: Assumimos que toda a energia cinética é convertida em energia térmica. Na realidade, alguma energia pode ser perdida devido ao som ou outros fatores.

Exemplo:

Digamos que você tenha um trem de 100.000 kg viajando a 20 m/s.

1. ke_initial: (1/2) * 100.000 kg * (20 m/s) ² =20.000.000 joules
2. ke_final: 0 Joules
3. Δke: 0 - 20.000.000 joules =-20.000.000 joules
4. Energia térmica: | -20.000.000 joules | =20.000.000 de joules

Portanto, os freios gerariam 20.000.000 joules de energia térmica para interromper este trem.