Qual é a diferença entre trabalho e energia?

O trabalho é uma causa e a mudança de energia é um efeito.

Especificamente, o trabalho altera (ou troca) a energia e a mudança na energia é igual ao trabalho realizado no sistema ou por ele.

Uma quantidade de trabalho diferente de zero sempre resulta em uma mudança na energia, independentemente do trabalho em que foi realizado. No entanto, uma mudança diferente de zero na energia nem sempre exige que o trabalho tenha sido feito no sistema que sofreu uma mudança de energia. A energia de um sistema pode mudar como resultado do calor, isto é, transferência de energia através de radiação, condução ou convecção.

Em termos simples, o trabalho é a energia gasta ao exercer uma força para mover uma distância.

Portanto, se você precisar exercer uma força para empurrar um bloco pelo chão, estará trabalhando contra o atrito. Se você está levantando um livro do chão para colocá-lo sobre uma mesa, está trabalhando contra o campo gravitacional da terra.

A forma real pela qual a energia começa e termina como é uma questão diferente.

Portanto, no primeiro exemplo, a energia começa como energia potencial química na glicose no sangue. Essa energia é gasta trabalhando contra o atrito e acabará como energia térmica no ambiente.

No segundo exemplo, a energia começa como a mesma forma, mas acaba como energia potencial armazenada no campo gravitacional entre a Terra e o livro (com algumas perdas, é claro).

Portanto, o trabalho não é realmente uma energia (embora tenha unidades de energia), mas uma medida de quanta energia é convertida de um tipo para outro durante um processo.

W = E2-E1, você poderia dizer se gostaria de ser exato. Mais desleixado, você também pode levá-los com o mesmo significado W = E.

Veja bem, na física as pessoas costumam esquecer os sinais e os deltas diferenciais que na maioria das vezes não são tão importantes. Todo físico sabe do que você está falando ou isso não importa (às vezes, porém, existem mistérios grandes e ainda inexplorados nesses sinais abandonados, como na óptica geométrica onde não há sistema de coordenadas, apenas distâncias positivas medidas. Isso leva a uma imagem muito triste do que é realmente possível nesse campo, mas esse é outro tópico).

No campo energia / trabalho, é bastante claro: trabalho é a diferença de energia que uma força tem que colocar em um sistema para mudar sua energia de um estado com energia E1 para um estado com energia E2. Em muitos casos, o sistema volta ao estado 1 após um tempo, liberando a mesma quantidade de energia que a radiação, movimento ou calor. O trabalho de Sísifo é um exemplo perfeito para isso. Ou a absorção e emissão de luz através de um átomo (a luz é essa diferença de energia ali, o elétron excitado é a pedra sísifo, o objeto que recebe a energia).

Então, por que o físico não se importa com esse delta específico? Por que não importa se você diz W = E ou W = -E ou W = Delta E = E2-E1? É porque você se concentra nas diferenças de energia o tempo todo. De fato, até você chegar à QFT, não há energia fixa real de um sistema. Por exemplo, Einstein encontrou uma energia adicional que todo sistema possui, a energia de sua massa E = mc ^ 2, que só é alterada quando o sistema está ficando muito rápido ou um átomo se divide. Portanto, se não houver energia fixa, tudo o que resta para trabalhar são as diferenças de energia, para que você possa omitir facilmente o Delta. Os físicos são muito preguiçosos (ou você poderia dizer: eficiente) sobre essas coisas.

Em Física, uma Força trabalha em um corpo que resulta em mudança de energia do corpo (você pode ler esta frase novamente)

A relação entre o trabalho realizado em um corpo e sua energia cinética é muito bem captada por

Teorema da energia cinética de trabalho.

Esse teorema diz essencialmente que, se uma força é exercida sobre um corpo, a força trabalha sobre o corpo (geralmente descrita como um produto pontual de força e deslocamento). Então, este trabalho realizado é igual à diferença entre a KE final e a KE inicial.

ou Trabalho realizado por uma força, W = KE (final) - KE (inicial)

Para dar um exemplo, digamos que uma bola de pé de massa 2 Kg é chutada por uma força de 10 N e sua velocidade muda de 0 m / s para 8 m / s e causa um deslocamento de 6,4 m, então a seguinte equação conectará os números -

KE inicial = zero

KE final - 1/2 X 2 X 8 (sq.) = 64 J

W = Trabalho realizado = Fd = 10 X 6,4 = 64 J

Se a equação W = KE (f) - KE (i) estiver correta, os números devem se encaixar bem. Vamos ver colocando os valores que calculamos acima -

W = KE (f) - KE (i)

64 = 64 - 0, o que é verdadeiro.

De fato, você pode usar esta equação para encontrar uma variável desconhecida. Portanto, se o deslocamento d não fosse conhecido, poderíamos ter usado essa equação para encontrá-la

Você pode assistir a este vídeo de

T

o Science Cube para entender melhor

Ligação

Descubra como a mudança no KE = trabalho foi feito (teorema da energia cinética do trabalho) # 3

Acesse a Biblioteca de vídeo completa em

O cubo da ciência

A resposta mais simples é provavelmente a definição que recebi do meu professor de física no ensino médio (há cerca de 60 anos, mas acho que ainda é válido!): “Energia é a capacidade de trabalhar”.

O trabalho é realizado quando uma força se move através de uma distância na direção da aplicação da força. Portanto, se você aplicar uma força de 1 Newton a um objeto, ao movê-lo a uma distância de 1 metro na direção em que está aplicando a força, você fará 1 Joule de trabalho.

Se você tem uma energia de 1 Joule (sob qualquer forma - energia térmica, energia potencial, energia cinética, energia química etc.), então você pode usar essa energia para fazer o trabalho de 1 Joule. Ou seja, essa energia (desde que você possa utilizá-la completamente) é capaz de aplicar uma força a um objeto e movê-lo através de 1 metro.

Talvez a maneira mais simples de encarar essa questão importante seja tratar

energia

Como

armazenado

trabalhos

. ou pensar em

trabalhos

Como

criação de energia "em andamento

"

O trabalho pode ser feito exercendo uma força a distância, aplicando um campo magnético externo a um sistema de rotação magnetizado, alterando o número de partículas que experimentam um potencial químico fixo ou por muitos outros processos que envolvem uma alteração em um parâmetro extenso (como posição) sob a influência de um intensivo (como uma força). Não há apenas um tipo de trabalho.

Da mesma forma, existem muitos tipos de

energia armazenada

: a energia cinética de uma massa em movimento, a energia potencial de uma massa elevada em um campo gravitacional, a energia química de hidrogênio e oxigênio antes que eles reajam para produzir água, a energia eletrostática de uma bateria ou capacitor carregado, ... a lista é interminável ... e a energia armazenada final da própria massa:

E = mc

^ 2

Outra característica do

energia

implicado por essa famosa equação é que

tem massa

: o capacitor carregado é um pouco mais pesado do que quando descarregado, embora essa diferença de massa seja provavelmente muito pequena para ser medida em qualquer balanço. Então você pode pensar em

trabalhos

Enquanto o

criação de massa

, se você gostar; Mas há um porém:

energia é conservada

. Ao trabalhar, você precisa extrair energia de outra fonte, como a conversão química de ATP em ADP em seus músculos ou a diminuição da água de um reservatório alto para um baixo sob a influência da gravidade, diminuindo assim a energia potencial da água quando você gira a roda do moinho para moer grãos, deixando para trás a forma de energia menos utilizada:

calor

. O calor é menos útil porque é

desordenado

. Mas isso é outra história ....

P: Quais são as diferenças entre trabalho e energia?

Primeiro, tanto o trabalho quanto a energia são expressos nas mesmas unidades, o que no sistema SI é o joule. O joule se decompõe na unidade de força (em SI, o newton) aplicada ao longo de uma unidade de distância (em SI, o medidor).

Esta unidade realmente define o que é trabalho. O trabalho é uma força que é suficiente para efetuar o movimento de algum objeto através de uma distância linear. Isso significa que, para que o trabalho ocorra, deve haver resistência. Se o objeto puder ser movido com alguma força devido à falta de atrito ou outras resistências, qualquer movimento do objeto não será o resultado do trabalho.

O trabalho é feito mecanicamente, através do movimento físico e contra as resistências físicas. Quando você pressiona uma alavanca para forçar alguma coisa, está fazendo o trabalho na alavanca de nível, e está fazendo o trabalho na coisa que está bisbilhotando (espero). Quando as lâminas ou parafusos de um compressor empurram um volume de gás e, a certa distância, exercem força que o pressuriza e altera sua velocidade, o trabalho foi realizado. Quando um impulsor de bomba faz a mesma coisa com líquido, o trabalho é feito.

Energia mecânica é energia aplicada a algo através do trabalho. Por exemplo, a pressão adicionada ao gás comprimido, graças à energia mecânica, agora pode ser usada para transferir essa energia trabalhando em outro local (talvez pressionando um atuador para girar uma válvula). Ou, essa energia pode ser transferida na forma de calor (se, por exemplo, o vapor foi comprimido) através da condensação em um trocador de calor.

Esse último NÃO é trabalho. Não atendeu à definição de aplicar uma força resistida à distância. Isso foi transferência de energia térmica. Assim, como podemos ver, enquanto o trabalho se traduz em energia, essa energia pode ser usada para outras coisas que não o trabalho.

Portanto, todo trabalho transmite energia, mas nem toda energia transmite trabalho. O trabalho refere-se ao lado mecânico das coisas, e a energia pode se referir ao mecânico, químico, elétrico, térmico, etc.

Lembre-se da definição de trabalho e você poderá identificar onde está ocorrendo um sistema físico e onde outra forma de transferência de energia está ocorrendo.

Espero que ajude!