O que é energia?

Autor: 
Karim Nice

Unidades comuns de energia

SI:
Newton metro (Nm)
   1 Nm = 1 J
Joule (J)
   1 J = 0,239 cal
Caloria (cal)
   1 cal = 4,184 J
Watt hora (Wh)
   1 Wh = 3.600 J 
Quilowatt  por hora (kWh)
   1 kWh = 1.000 Wh
   1 kWh = 3.600.000 J

1 kWh = 3.412 Btu

Inglês:
Pé - libra (ft lb)
   1 ft lb = 1,356 Nm
Unidade Térmica Inglesa (Btu)
   1 Btu = 1,055 J
   1 Btu = 0,0002931 kWh

Energia é o último capítulo de nossa saga de terminologias. Precisaremos de tudo o que aprendemos até aqui para explicar a energia.

Se potência é igual a força de um levantador de peso, energia é comparável à sua resistência. Energia é uma medida de quanto tempo conseguimos sustentar a dissipação de potência, ou quanto trabalho podemos realizar. Força é a taxa na qual realizamos o trabalho. Uma unidade de medida comum de energia é o quilowatt por hora (kWh). Você aprendeu na última seção, que um kW é uma unidade de potência. Se estamos usando um Kw de potência, um kWh de energia vai durar uma hora. Se usarmos 10 kW de potência, vamos gastá-los em apenas seis minutos.

Existem dois tipos de energia mecânica: potencial e cinética.

Energia potencial
Energia potencial é a que está esperando para ser convertida em potência. A gasolina em um tanque de combustível, a comida no estômago, uma mola comprimida e um peso pendurado em um galho de árvore, são exemplos de energia potencial.

O corpo humano é um tipo de conversor de energia. Ele transforma comida em potência para ser usada para realizar trabalho. Para trabalhar, o motor de um carro converte a gasolina em potência. Um pêndulo de relógio é um dispositivo que usa a energia acumulada ao balançar um peso para realizar trabalho.

Um objeto quando é levantado ganha energia potencial. Quanto mais alto ele estiver e mais pesado ele for sua energia é maior. Por exemplo, se você levantar uma bola de boliche a uma altura de 1 polegada (cerca de 2,5 cm) e soltá-la no teto do seu carro, não causará muitos danos (por favor, não tente isto). Mas se repetir a mesma operação com a bola a aproximadamente 30 m de altura o afundamento do teto do carro será gigantesco. Um mesmo objeto caindo de uma altura maior tem mais energia.

Vamos voltar à nossa experiência, em que corremos escada acima e descobrimos quanta potência usamos. Há outra maneira de fazer o cálculo de nossa potência: calculamos quanta energia potencial nosso corpo ganhou quando atingimos determinada altura. Essa quantidade de energia foi gerada pelo trabalho que realizamos ao subir os degraus (força * distância, ou nosso peso * a altura dos degraus). Nós calculamos, então, quanto tempo levamos para realizar esse trabalho e foi assim que descobrimos nossa potência. Lembre-se que potência é a taxa com que um trabalho é executado.

A fórmula para calcular a energia potencial (EP) que você obtém quando aumenta a altura é:

EP = Força * Distância

Nesse caso, a força é igual ao seu peso, que é sua massa (m) * a aceleração da gravidade (g), e a distância é igual à sua variação de altura (h). Assim, a fórmula pode ser escrita:

EP = mgh