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Turma: 1º Ano

Tópico - Trabalho e Energia

Tentativa de "quantificar" a energia 

TRABALHO, TRABALHO, TRABALHO...

No início do século, o principal meio de transporte urbano em São Paulo era o bonde a burro. Todo trabalho de transportar pessoas e cargas era feito através do esforço físico dos animais. Em 1900 chega ao Brasil a companhia Light, responsável pela distribuição de energia elétrica e implantação do bonde elétrico. Além do desemprego em massa dos burros e demais quadrúpedes, a cidade foi tomada por uma grande desconfiança em relação ao novo e revolucionário meio de transporte. A idéia de trabalho, portanto, não está relacionada apenas a uma atividade humana. Animais e máquinas também realizam trabalho, substituindo atividades humanas. No período imperial, por exemplo, as damas da corte eram transportadas em uma espécie de cadeira coberta (liteira) transportada por dois escravos. Esse meio de transporte porém, levava uma única pessoa por vez, enquanto o bonde a burro transportava por volta de 10 pessoas ao mesmo tempo, com dois burros. Podemos dizer, portanto que um par de burros realiza um trabalho muito maior que um par de pessoas.

Uma forma de comparar meios de transporte é verificar a relação entre o consumo de energia e o trabalho de transporte que ele realiza. Para fazer isso temos que levar em conta o número de passageiros transportados e a distância percorrida. Um carro que transporta cinco pessoas realiza um trabalho útil maior do que o mesmo carro transportando apenas o motorista. Dessa forma, a energia é melhor aproveitada porque a energia gasta por passageiro transportado é menor.

Para calcular o trabalho realizado por uma força (constante) utilizamos a expressão:

T = F x d

A resposta será em JOULES, se usadas unidades do sistema internacional (Força em newtons e distância em metros)

Máquinas Potentes...

A palavra potência está ligada à idéia de poder. Quando falamos em uma coisa potente, imaginamos algo poderoso, capaz de realizar grandes tarefas em um tempo curto. Você pode usar um caminhão para carregar mercadorias, mas sabe que um trem é bem mais potente, pois carrega muito mais. Um navio é ainda mais potente, pois pode carregar não só a carga, mas o próprio caminhão, se for necessário. Para podermos comparar as diversas potências seria necessário usar a mesma unidade de potência em todos os casos. Em geral, estaremos usando o watt (W), que é a unidade usada internacionalmente, e seus múltiplos. Em alguns exemplos, o valor dado nem é exatamente a potência, mas de algo próximo. Na baleia, o valor dado é do nível de pressão sonora e no meteorito, da energia liberada. Mas tanto em um caso como outro, podemos obter o valor da potência.

 
Mas como medir o “poder” de uma coisa, nesse sentido que estamos dizendo? Em que essa idéia é diferente da idéia de trabalho que estivemos discutindo há pouco?

UNIDADES...

No Sistema Internacional, usa-se o watt como unidade de potência. Um watt significa 1 joule por segundo. Um quilowatt (kW) são 1000 watts e um megawatt (MW) vale 1 milhão de watts. É muito comum utilizar-se essas unidades multiplicadas por hora (unidade de tempo). Neste caso você tem uma unidade de energia e não de potência. O kWh (quilowatt-hora) é o mais usado e equivale a 3.600.000 joules. Veja em sua conta de energia elétrica quantos kWh gasta-se em sua casa por mês.

Cavalo-vapor (cv) e cavalo-de-força (HP) são unidades criadas nos primórdios dos estudos sobre máquinas. Seus nomes indicam sua origem: medidas de potência com cavalos. O cv vale 735 watts e é usado muito em automóveis e o HP vale 745,7 watts, sendo empregado comercialmente em motores diversos (barcos, compressores, etc.)

A cilindrada é usada em geral como uma referência de medida de potência para carros e motos, mas não é realmente uma unidade de potência. Ela é, na verdade, o volume total da câmara de combustão, onde explodem os combustíveis no motor. Nas motos de 125 cc, temos 125 cm³ de volume e em um carro 1.0 temos 1 litro de volume. Quanto maior esse volume, maior a potência do motor, mas essa potência depende também de outros fatores.

A Caloria alimentar (Cal, com C maiúsculo) é uma unidade de energia usada para determinar o conteúdo energético de alimentos. Ela equivale a uma quilocaloria (kcal, ou 1000 calorias (cal, com c minúsculo), usada em Física e Química. Quando se fala, “tal coisa tem 100 Calorias” quase sempre se refere à Caloria alimentícia, que é igual à quilocaloria.

O Megaton é usado para indicar o poderio de bombas nucleares, e equivale a energia liberada na explosão de 1 milhão de toneladas de dinamite. Isso corresponde aproximadamente a 4 quatrilhões de joules. A bomba atômica lançada pelos EUA sobre Hiroshima, em 1945, possuía um poderio de 0,013 Megatons e provocou a morte de 80.000 pessoas.

O Decibel é utilizado para medidas sonoras, não sendo exatamente nem unidade de potência nem de energia. O ouvido humano suporta sem problemas um nível de até 90 decibéis. Acima disso pode haver danos irrecuperáveis. O nível de pressão sonora depende da intensidade da fonte de som e da distância a que estamos dela. Um alto-falante de 100 W ligado no máximo gera 130 decibéis a 1 metro de distância, enquanto um alto-falante de walkman, que fica a menos de 1cm do tímpano gera esses mesmos 130 decibéis com uma potência de apenas 1 W.

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