Quando apenas a resistência do ar age em uma energia mecânica de objeto é conservada?
Essa é uma ótima pergunta, e chega ao coração de como a energia funciona!
Aqui está o detalhamento: *
energia mecânica é a soma da energia potencial de um objeto (devido à sua posição) e energia cinética (devido ao seu movimento).
*
Resistência ao ar (arrasto) é uma força que se opõe ao movimento de um objeto através do ar. É causado pelo atrito entre o objeto e as moléculas de ar.
A chave é a seguinte: Resistência ao ar é uma força não conservadora. Isso significa que funciona no objeto, convertendo parte de sua energia mecânica em calor.
Aqui está o porquê: *
Teorema da energia do trabalho: Este teorema afirma que o trabalho realizado em um objeto é igual à mudança em sua energia cinética. Como a resistência ao ar faz um trabalho negativo (se opõe ao movimento), reduz a energia cinética do objeto.
*
Geração de calor: O atrito causado pela resistência ao ar gera calor. Esse calor é uma forma de energia perdida do sistema, o que significa que não faz mais parte da energia mecânica do objeto.
Então, para responder sua pergunta diretamente: Não, a energia mecânica * não é * conservada quando apenas a resistência do ar age em um objeto. A resistência ao ar causa uma perda de energia mecânica devido à conversão de parte dessa energia em calor. Exemplo: Imagine uma bola jogada no ar.
* Inicialmente, a bola possui energia potencial (devido à sua altura) e energia cinética (devido ao seu movimento ascendente).
* À medida que sobe, a resistência ao ar diminui, reduzindo sua energia cinética.
* No auge de sua trajetória, a bola tem momentaneamente a energia cinética zero, mas ainda tem energia potencial.
* Ao cair, a resistência do ar continua a agir, reduzindo ainda mais sua energia cinética.
* Quando atinge o solo, terá perdido parte de sua energia mecânica inicial devido à resistência ao ar.
Nota importante: Se a resistência ao ar for insignificante, a energia mecânica * seria conservada, pois a única força que a atuação seria a gravidade, que é uma força conservadora.