Calculadora de Energia Cinética

Essa calculadora de energia cinética é uma ferramenta que ajuda você a determinar a energia do movimento. Ela se baseia na fórmula da energia cinética, que se aplica a todos os objetos em um movimento vertical ou horizontal.

Aqui você irá aprender:

• O que é energia cinética;
• Como a fórmula da energia cinética é usada;
• A definição de energia cinética;
• Quais são as unidades mais comuns de energia cinética;
• Qual é a diferença entre energia potencial e cinética;
• Como o teorema do trabalho e da energia cinética podem ser aplicados; e
• Como a pressão dinâmica e as equações de energia cinética se relacionam.

A enciclopédia fornece a seguinte definição de energia cinética:

A energia cinética de um objeto é a energia que ele possui devido ao seu movimento. Nós a definimos como o trabalho necessário para acelerar um corpo de determinada massa do repouso até sua velocidade atual. Tendo adquirido essa energia durante a sua aceleração, o corpo mantém sua energia cinética constante a menos que sua velocidade mude. A mesma quantidade de trabalho é realizada pelo corpo ao desacelerar de sua velocidade atual para um estado de repouso.

A energia cinética é a energia de um objeto em movimento. Ela fornece informações sobre como a massa de um objeto influencia sua velocidade. Vamos dar um exemplo. Se você colocar o mesmo motor em um caminhão e em um carro de passeio, o primeiro não conseguirá atingir a mesma velocidade que o segundo devido à sua massa. Outro exemplo de aplicação de energia cinética, é a força do soco humano. Neste caso, a energia acumulada no corpo é transferida por meio de um soco. Você pode explorar essas aplicações facilmente usando nossa calculadora de energia cinética.

A fórmula da energia cinética define a relação entre a massa de um objeto e sua velocidade. A equação da energia cinética é a seguinte:

Ec = 0.5 ⋅ m ⋅ v²,

onde:

• m – É a massa; e
• v – É a velocidade.

Com a fórmula da energia cinética, você pode estimar a quantidade de energia necessária para mover um objeto. A mesma energia poderia ser usada para desacelerar o objeto, mas lembre-se que a velocidade é elevada ao quadrado. Isso significa que mesmo um pequeno aumento na velocidade altera a energia cinética em um valor relativamente alto.

Que tal você experimentar a nossa calculadora de energia cinética? Essa ferramenta faz todo e qualquer cálculo para você após digitar a massa e a velocidade de um objeto. Ela funciona até mesmo de forma inversa, basta inserir duas variáveis conhecidas e você receberá a terceira! Se você não souber a velocidade do objeto, poderá calculá-la facilmente com a calculadora de velocidade da Omni.

No entanto, você deve estar ciente que essa fórmula não leva em conta os efeitos relativísticos, os quais se tornam perceptíveis em velocidades muito altas. Se um objeto estiver se movendo mais rápido do que 1% da velocidade da luz (aproximadamente 3.000 km/s, ou 3.000.000 m/s), você deve usar nossa calculadora de energia cinética relativística 🇺🇸.

As unidades da energia cinética são exatamente as mesmas de qualquer outro tipo de energia. As unidades de energia cinética mais populares e comumente usadas são:

• Joule (J), equivalente a kg⋅m²/s² em unidades do SI;
• Pé-libra (ft·lb) em unidades imperiais;
• Elétron-volt (eV);
• Caloria (cal); e
• Watt-hora (Wh).

Podemos converter facilmente todas essas unidades de energia cinética umas nas outras com as seguintes proporções:

1 J = 0,7376 ft·lb = 6,242×10¹⁸ eV = 0,239 cal = 2,778×10⁻⁴ Wh

Como você pode ver, dependendo da escala, elas podem diferir em um número significativo de ordens de grandeza, por isso, é conveniente usar a notação científica ou expressá-las com algum prefixo, como quilo- (kcal, kWh), mega- (MeV), etc. De qualquer forma, você não precisa se preocupar com as unidades ao usar nossa calculadora de energia cinética; você pode escolher aquela que preferir clicando no campo "unidades", e o valor será imediatamente convertido.

A energia potencial mede a quantidade de energia armazenada em um sistema. Um dos tipos de energia potencial é a energia potencial gravitacional, a qual refere-se ao produto entre a força da gravidade exercida sobre um objeto e a distância que ele percorre ao cair. Quando o objeto ganha altitude, sua energia potencial aumenta. Se você quiser verificar em mais detalhes o que é energia potencial e como determiná-la, use nossa calculadora de energia potencial.

Acontece que a energia cinética e a quantidade de trabalho realizado no sistema estão estritamente correlacionadas, e o teorema trabalho e da energia cinética pode descrever esta relação. Ele afirma que podemos converter o trabalho realizado por todas as forças externas em uma mudança de energia cinética:

W = ΔEc = Ec₂ – Ec₁

Na verdade, há vários tipos de energias cinéticas. Podemos distinguir:

1. Energia cinética translacional: sendo este o tipo mais conhecido. Está relacionada ao movimento de um objeto que viaja em uma direção específica e à distância que ele percorre em um determinado intervalo de tempo. Esse é o tipo de energia que você pode estimar com esta calculadora de energia cinética.

2. Energia cinética rotacional: como o nome sugere, ela considera o movimento de um corpo em torno de um eixo de rotação. Consulte a calculadora de energia cinética rotacional 🇺🇸 da Omni para saber a fórmula exata.

3. Energia cinética vibracional: ocorre quando uma partícula se move para frente e para trás em torno de um ponto de equilíbrio, tal como no movimento harmônico. Dependendo do tipo de oscilação, ela pode caracterizar um alongamento, torção ou flexão.

Em escala microscópica, todos esses exemplos de energia cinética são manifestações de energia térmica, que aumenta à medida que a temperatura do objeto se eleva.

A equação da pressão dinâmica (causada pelo fluxo de fluido) é a seguinte:

p = ρ ⋅ v² / 2

Ela é muito parecida com a equação da energia cinética, onde substituímos a massa pela densidade, o que não é coincidência. O outro nome para a pressão dinâmica é energia cinética por unidade de volume; analogamente, a densidade é a massa contida em um determinado volume. Com apenas um pouco de imaginação, você pode usar nossa calculadora de energia cinética para estimar a pressão dinâmica de um determinado fluido. Se você substituir a massa em kg pela densidade em kg/m³, poderá interpretar o resultado em J como sendo equivalente à pressão dinâmica em Pa.

Você está sentado na sala de aula e seu professor lhe diz que a energia cinética de um objeto é igual a 1 J. O que você acha? Isso é muita ou pouca energia? Para responder você deve se perguntar sobre que tipo de objeto estamos falando. Vamos dar uma olhada em alguns exemplos de escalas de energia cinética para que você se familiarize com as várias ordens de magnitude:

1. Algumas das partículas de altas energias produzidas pelos físicos (por exemplo, prótons no Large Hadron Collider, LHC), atingem a energia cinética de alguns TeV. Diz-se que ela é comparável à energia cinética de um mosquito. Isso é impressionante quando você percebe o enorme número de moléculas em um inseto. Entretanto, se calcularmos o valor em joules, o resultado será da ordem de 1 μJ. Com base nisso, uma partícula individual com a energia cinética de 1 J é de energia extraordinariamente alta e certamente não será produzida pela humanidade tão cedo.

2. Vamos considerar uma bala de massa 5 g, viajando a uma velocidade de 1 km/s. Sua energia cinética é igual a 2.500 J, muito acima de 1 J, devido à velocidade considerável. Essa é a razão pela qual as balas causam muitos danos ao atingir os alvos. Use a calculadora de energia cinética da Omni para descobrir a velocidade necessária para que esta bala possua 1 J de energia cinética. É uma velocidade de cerca de 20 m/s. Bem, você ainda sentirá dor se ela atingir o seu corpo, mas definitivamente não causará nada pior do que um hematoma.

3. Um navio pesa 50.000 toneladas e pode se mover a uma velocidade de 10 nós. Neste caso você sempre pode usar o conversor de velocidade 🇺🇸 de Omni para descobrir que esta velocidade vale aproximadamente 5,1 m/s. Sua energia cinética é então, aproximadamente 661 MJ. Esse valor de energia tão alto é consequência da massa impressionante do navio.