A energia mecânica (
) é a soma da energia cinética e da energia potencial de um corpo:
Conservação da energia mecânica
A energia mecânica conserva-se quando não há forças externas nem dissipativas (como o atrito ou a resistência do ar) a atuar sobre o corpo.
Nesses casos, a energia total permanece constante, embora possa transformar-se entre energia cinética e potencial.
ou, de forma expandida:
Isto acontece, por exemplo, quando apenas o peso atua, pois o peso é uma força conservativa.
Forças conservativas e não conservativas
- Forças conservativas → o trabalho não depende da trajetória.
Exemplos: força peso, força elástica.
O trabalho é igual à variação da energia potencial:
Forças não conservativas → o trabalho depende da trajetória e altera a energia mecânica total.
Exemplos: força de atrito, resistência do ar.
O seu trabalho é igual à variação da energia mecânica total:
A força normal é geralmente perpendicular ao movimento, e por isso não realiza trabalho:
Exemplo 1 – Queda livre (energia mecânica conservada)
Uma bola de 1,0 kg é largada de uma altura de 10 m (sem atrito).
No início:
Antes de tocar no solo:
Logo:
A energia potencial transforma-se em cinética, mas o total mantém-se constante.
Exemplo 2 – Corpo a deslizar com atrito (energia não se conserva)
Um bloco de 2,0 kg desliza numa superfície horizontal durante 5,0 m, sujeito a uma força de atrito constante de módulo 4,0 N.
O trabalho da força de atrito é:
Como o trabalho é negativo, a energia mecânica diminui:
Parte da energia mecânica transforma-se em calor devido ao atrito, logo a energia mecânica não se conserva.