Calculadora de energia cinética, energia potencial, trabalho e potência
Calculadora de energia cinética – resumo: Ec = m · v² / 2. Um carro de 1.000 kg a 50 km/h (13,9 m/s) tem cerca de 96 kJ, o mesmo que cair de 9,8 m. Como a velocidade está ao quadrado, dobrar a velocidade quadruplica a energia.
Exemplo: O que você quer calcular: Energia cinética (massa, velocidade) · Massa m 1.000 kg · Velocidade v 50 · Unidade: km/h → Resultado: Ec = 96.450 J (96,45 kJ). Fonte: OpenStax, OpenStax University Physics Vol. 1, 7.2 Kinetic Energy and 8.1 Potential Energy of a System. Atualizado em: .
Como o cálculo é feito
Fórmula da energia cinética
A energia cinética de um corpo de massa m com velocidade v é
Ec = m · v² / 2 · isolando v: v = √(2 · Ec / m)
Unidades: massa em kg, velocidade em m/s e energia em joules (1 J = 1 kg·m²/s²). Para converter km/h em m/s, divida por 3,6.
Exemplo resolvido
- Carro: m = 1.000 kg, v = 50 km/h = 13,89 m/s
- Ec = 1.000 kg · (13,89 m/s)² / 2 = 96.451 J ≈ 96,5 kJ
- A 100 km/h: 385,8 kJ, quatro vezes mais – por isso a distância de frenagem cresce com o quadrado da velocidade.
As outras fórmulas básicas
| Grandeza | Fórmula | Unidade |
|---|---|---|
| Energia potencial gravitacional | Ep = m · g · h | J |
| Trabalho de uma força constante | τ = F · d · cos θ | J = N·m |
| Potência | P = τ / t | W = J/s |
| Força (2ª lei de Newton) | F = m · a | N = kg·m/s² |
g é a gravidade padrão, 9,806 65 m/s² (NIST/CODATA); em exercícios costuma-se usar 10 m/s². No trabalho só conta a componente da força na direção do deslocamento: a 60° é a metade e a 90° o trabalho é nulo.
Conservação da energia mecânica
Sem atrito, a energia potencial se transforma totalmente em cinética: m · g · h = m · v² / 2, logo v = √(2 · g · h) e a massa se cancela. Por isso a calculadora mostra a altura de queda equivalente. Conversões: 1 Wh = 3.600 J, 1 kcal = 4.184 J (NIST SP 811).
Perguntas frequentes
Como calcular a energia cinética?
Ec = m · v² / 2, com massa em kg e velocidade em m/s. Exemplo: 80 kg a 5 m/s = 80 · 25 / 2 = 1.000 J.
Como achar a velocidade pela energia cinética?
Isole v: v = √(2 · Ec / m). Com 1.000 J e 80 kg, v = √(2.000 / 80) = 5 m/s.
Qual a fórmula para calcular trabalho na física?
τ = F · d · cos θ. Empurrar uma caixa com 100 N por 10 m no sentido do movimento exige 1.000 J.
Qual a relação entre trabalho e energia cinética?
Pelo teorema da energia cinética, o trabalho total é a variação da energia cinética: τ = Ec final − Ec inicial.
Qual a diferença entre trabalho e potência?
Potência é trabalho por tempo: P = τ / t. 1.000 J em 10 s são 100 W; o mesmo trabalho em 2 s são 500 W.
Fontes e base legal
- OpenStax: OpenStax University Physics Vol. 1, 7.2 Kinetic Energy and 8.1 Potential Energy of a System
- CODATA: NIST CODATA – standard acceleration of gravity g_n = 9.806 65 m/s² (exact)
- NIST SP 811 App. B.9: NIST SP 811 – Guide for the Use of the SI, Appendix B.9: calorie (thermochemical) = 4.184 J, watt hour = 3600 J
Última atualização: · Princípios editoriais
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