Dúvida sobre conservação de energia
6 de junho, 2019 às 11:26 | Postado em Mecânica, Termologia, termodinâmica
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Suponha um sistema formado por dois objetos no vácuo: objeto A e objeto B. Ambos apresentam velocidade, em relação a um mesmo referencial inercial, e massa maiores do que zero. O movimento dos objetos é tal que eles estão se aproximando e vão colidir. Durante a colisão, o objeto A e o objeto B aplicam um sobre o outro uma força de módulo F. Ao receber a força de módulo F, o objeto B sofre uma deformação plástica, ou seja, a força de módulo F realizou um trabalho sobre B deslocando parte de sua estrutura em uma distância x.
O objeto A aplica uma força de módulo F sobre B. Essa força, ao realizar trabalho sobre B, transfere parte da energia cinética do objeto A para o objeto B.
Pergunta:
Se a energia sempre se conserva, no que essa energia cinética se transforma após a realização desse trabalho? Que forma de energia o objeto B armazena ao receber essa energia de A? Essa energia recebida por B pode ser recuperada?
Obs.: inicialmente pensei que seria em calor (dissipado para o universo na forma de radiação térmica) e energia térmica, elevando a temperatura de B. No entanto, eventualmente o objeto B irá perder essa energia térmica adquirida e mesmo assim continuará deformado, ou seja, essa equação não fecha: Entra x de energia térmica e o corpo é deformado, sai x de energia térmica e o corpo continua deformado.
O corpo continuar deformado não implica em ter energia mecânica associada a tal deformação. Em um sistema elástico a deformação está relacionada à uma forma de energia mecânica: energia potencial elástica. Se a deformação é plástica, o trabalho realizado na deformação não é convertido em energia mecânica mas em energia interna, determinando por exemplo elevação da temperatura, que depois pode ser cedida para o entorno.
Outras postagens que tratam desse tema são as seguintes:
Conservação ou Não Conservação da Energia Mecânica
“Docendo discimus.” (Sêneca)
Então, se, por exemplo, esticarmos uma mola estamos armazenando energia potencial elástica (enquanto a deformação for reversível pela elasticidade da mola). Se continuarmos puxando a mola até ela se deformar plasticamente e se tornar uma linha, então essa energia que eu apliquei realizando trabalho sobre a mola mais a energia que estava armazenada na forma de energia potencial elástica se tornam energia térmica? É isso?
A energia INTERNA do sistema (a mola) aumenta. É importante notar que energia interna NÃO é apenas energia térmica (energia associada ao movimento microscópico das partículas que constituem a matéria) mas também energia potencial nesse nível microscópico.
Muitíssimo obrigado pela gentileza, paciência e clareza do senhor! Acompanho seu trabalho a anos! Sou seu fã!
Abração!
Eu vou avançar hipóteses a respeito da natureza de uma das contribuições da energia. Me parece que quando há deformações plásticas, defeitos aparecem no material e estes defeitos podem provavelmente induzir deformações elásticas do materiais, as quais são associadas a energias elásticas. Se a hipótese que avancei é válida, uma parte da energia armazenada é armazenada sobre forma de energia elástica, a qual se soma as energia térmica. Um ponto importante para entender isso é que o estado de deformação pode ter regiões sob tração e compressão mais como a energia armazenada depende para deformações pequenas do quadrado da deformação, as duas regiões tem uma energia maior do que antes a formação dos defeitos. Como eu falei anteriormente, isso é uma hipótese que parecem válida mas repito que não conheço quase sobre os estado de deformações em induzidas por deformações plásticas e possíveis outras fontes de armazenamento de energia.