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Vantagens e desvantagens da Energia mecânica

Energia mecânica é a soma da energia cinética, (ou energia do movimento) e a energia potencial (energia armazenada em um sistema em razão da posição de suas partes). A energia mecânica é constante em um sistema que tem apenas forças gravitacionais ou em um sistema de outra forma idealizado – isto é, uma falta de forças dissipativas, como fricção e resistência do ar, ou em que tais forças podem ser razoavelmente negligenciadas.

Energia mecânica o que é?

Assim, um pêndulo oscilante tem sua maior energia cinética e menos energia potencial na posição vertical, na qual sua velocidade é maior e sua altura menor. Por outro, tem sua energia cinética menor e maior energia potencial nas extremidades de seu balanço, em que sua velocidade é zero e sua altura é maior. Conforme o pêndulo se move, a energia está continuamente passando de um lado para outro entre as duas formas.

Negligenciando o atrito no pivô e na resistência do ar, a soma das energias cinéticas e potenciais do pêndulo, ou sua energia mecânica, é constante. Na verdade, a energia mecânica do sistema é diminuída no final de cada oscilação pela pequena quantidade de energia transferida para fora do sistema pelo trabalho feito pelo pêndulo em oposição às forças de atrito e resistência do ar.

O que é energia mecânica?

O sistema lunar é quase constante, pois é ritmicamente intercambiável entre suas formas cinética e potencial.

Quando a Lua está mais distante da Terra em sua órbita quase elíptica, sua velocidade é menor. Sua energia cinética diminuiu e sua energia potencial é maior. Quando a Lua está mais próxima da Terra, ela viaja mais rápido; alguma energia potencial foi convertida em energia cinética.

Como converter energia mecânica em energia elétrica

Energia mecânica como funciona?
Energia mecânica como funciona?

Uma bateria converte energia química em eletricidade, e uma célula solar produz eletricidade a partir da energia do sol, mas se você quiser produzir eletricidade a partir de energia mecânica, você precisa de um gerador de indução. Esses geradores podem ser pequenos o bastante para alimentar uma lanterna estilo manivela ou grande o suficiente para energizar cidades inteiras, mas todos trabalham com base no princípio da indução eletromagnética, descoberta por Michael Faraday, físico e inventor inglês do século XIX. Hoje, os geradores de indução que funcionam com uma variedade de combustíveis fornecem eletricidade para a maioria da população mundial.

Como funciona a indução

O experimento de indução de Faraday é provavelmente um dos mais importantes da física, e foi relativamente simples. Ele enrolou um pedaço de fio condutor em torno de um núcleo circular e conectou o fio a um condutor. Ele descobriu que mover um ímã pelo centro do círculo fazia a corrente fluir pelo fio.

A corrente parou quando ele parou de mover o imã, e fluiu na direção oposta quando ele inverteu a direção do imã. Mais tarde, ele formulou a lei da indução eletromagnética, agora conhecida como Lei de Faraday, que relacionou a força da corrente com a magnitude da mudança do campo magnético, também conhecida como fluxo magnético. A força do ímã, o número de bobinas ao redor do núcleo e as características do fio condutor influenciam os cálculos para geradores do mundo real.

Como os geradores usam a indução

Esteja localizado dentro de um gerador doméstico, seu carro ou uma usina nuclear, os geradores geralmente incorporam os mesmos recursos. Eles incluem um rotor com um núcleo oco que gira em torno de um estator. O estator é tipicamente um ímã poderoso, enquanto as bobinas que transportam eletricidade são enroladas ao redor do rotor. Em alguns geradores, as bobinas são enroladas ao redor do estator e o rotor é magnetizado. Não importa. De qualquer maneira, a eletricidade fluirá.

O rotor precisa girar para que a eletricidade flua, e é aí que entra a energia mecânica. Os geradores de grande escala utilizam uma variedade de combustíveis e processos naturais para essa energia. Com cada rotação do rotor, o fluxo de corrente pára, inverte, pára novamente e retorna para a direção para frente. Este tipo de eletricidade é chamado corrente alternada, e o número de vezes que muda de direção em um segundo é uma característica importante.

Tipos de Combustível

O rotor na maioria dos geradores é conectado a uma turbina e, em muitas usinas geradoras, a turbina é acionada por vapor. A energia é necessária para aquecer a água para produzir este vapor, e essa energia pode ser fornecida por combustíveis fósseis, como carvão e gás natural, biomassa ou fissão nuclear.

O combustível também pode vir de fontes naturais, como energia geotérmica – calor natural que emana das profundezas do solo. Geradores hidrelétricos são alimentados pela energia de uma cachoeira. O primeiro gerador hidrelétrico do mundo, projetado por Nikola Tesla e construído por George Westinghouse, está localizado nas Cataratas do Niágara. Ela gera cerca de 4,9 milhões de quilowatts de energia, o suficiente para 3,8 milhões de lares.

Fazendo seu próprio gerador

É muito fácil construir um gerador. Muitos projetos são possíveis, mas um dos mais fáceis consiste em uma bobina estacionária e um ímã giratório. Os fios são enrolados em torno de um prego revestido com fita isoladora e o ímã pode ser um simples em forma de ferradura. Quando você faz um furo através da base do imã, insere um eixo apertado e conecta o eixo a uma broca, você pode gerar eletricidade suficiente para acender uma lâmpada apenas operando a broca para fazer o imã girar em torno da bobina.

Vantagens e desvantagens da Energia Mecânica

O poder do movimento mecânico executa muitas tarefas que costumavam vir do trabalho bruto humano ou animal. Transporte, construção e fabricação tornaram-se mais eficientes com a ajuda de máquinas. Para todos os benefícios, no entanto, as máquinas apresentam problemas, tanto técnicos como sociais. Transmitir energia mecânica por longas distâncias é ineficiente. A manutenção de máquinas é complicada e leva tempo, dinheiro e trabalho.

Uso Direto

A energia mecânica faz um impacto direto e imediato onde você a usa. Em um canteiro de obras, guindastes levantam cargas pesadas, material de serra cortada e escavadeiras escavam terra. As máquinas obtêm sua energia da eletricidade ou da energia química do combustível. A eletricidade e o combustível não fazem trabalho útil por si mesmos até que as máquinas convertam suas energias em energia mecânica.

Transmissão de Longa Distância

Enviar energia mecânica por longas distâncias é ineficiente. Fricção em cordas, engrenagens e outros mecanismos transformam grande parte da energia mecânica útil em calor antes de chegar ao seu destino. Transmitir energia mecânica desta maneira também é volumoso e pesado. Aqui, a energia elétrica e química tem uma vantagem. Tubulações e linhas de energia transportam combustível e eletricidade muitas milhas com boa eficiência.

Poder

As máquinas desenvolvem níveis muito mais altos de energia do que o trabalho manual, tanto em termos absolutos quanto em tamanho. Uma broca alimentada por bateria permite colocar várias vezes os parafusos do que você poderia instalar manualmente. Empilhadeiras, elevadores e guindastes levantam toneladas de materiais rapidamente e sem esforço. Os veículos movidos por motores e motores movem cargas pesadas em velocidades muito superiores às que os animais de tração podem gerenciar.

Segurança

A energia mecânica tem benefícios e desvantagens de segurança. A substituição do trabalho manual por máquinas elimina muitas causas de lesões por esforço e acidentes. Máquinas também causaram muitos ferimentos. O poder das máquinas, seu peso e mecanismos inflexíveis criam situações perigosas. Com o tempo, os projetos de máquinas e o treinamento para usá-los reduziram os ferimentos, embora os perigos permaneçam.

Manutenção

Todas as máquinas se desgastam com o tempo e exigem peças de reposição, lubrificação e ajustes. Se uma máquina recebe pouca manutenção, ela finalmente pára de funcionar. Antes de parar de funcionar, pode se tornar um problema de segurança. Custa dinheiro para produzir e estocar peças de reposição e treinar pessoas para reparar máquinas. A energia mecânica não pode fornecer seus benefícios sem a manutenção adequada das máquinas.

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