Formas de Energia

Uma forma de energia que analisaremos é a energia cinética, a energia de um objeto devido ao seu movimento. Assim, quanto maior a velocidade de um jogador maior a sua energia cinética. Para um jogador variar sua velocidade, por conseguinte sua energia, vimos que é necessário a aplicação de uma força. Este é apenas um exemplo de uma propriedade geral de que as variações de energia ocorrem quando há a aplicação de forças. No futebol, aparelhos e máquinas é importante saber com que rapidez ocorrem tais variações ou transformações da energia.

É a potência (P) que nos informa de quanto é a variação da energia por unidade de tempo:

A unidade de energia no SI é o Joule, J, sendo então a unidade de potência dada por J/s, que é conhecido como Watt, W.

A variação de energia de um objeto é definida como a grandeza trabalho. Por exemplo, supomos o caso de um motorista tentando parar um carro com uma certa velocidade (energia). Ele poderia utilizar o sistema de freios ou usar o freio-motor, deixando o carro engatado, ou ainda deixar o carro desengatado e esperar até o carro parar. Desta situação podemos concluir que quanto maior a força que for aplicada para frear o carro, menor será a distância que ele percorrerá até parar. Nas três situações comentadas a variação da energia ou trabalho, é a mesma, pois nos três casos o carro pára. Matematicamente esta idéia é expressa por:

onde T é o trabalho realizado pela força F durante a distância d e é o ângulo entre a direção de aplicação da força e a direção da distância. A quantidade de movimento e a energia cinética são dois conceitos semelhantes, que dependem da massa m e da velocidade v. Há duas formas de energia cinética: uma devida à velocidade translacional e outra devida à velocidade rotacional. A expressão matemática para a energia cinética translacional é dada por:

A energia cinética rotacional é dada por:

Onde I é o momento de inércia ou inércia rotacional e é o equivalente à massa para movimentos de rotação, é a velocidade angular. Sendo a unidade SI de energia o Joule, J.

Outra forma de energia importante, e que não está relacionada diretamente com o movimento, é a energia que um objeto pode acumular devido à força gravitacional. Por exemplo, sabemos que um objeto parado que é deixado cair do 1o andar de um edifício chega com menos velocidade (energia) do que um objeto que é deixado cair do 5o andar.

Esta energia que o objeto parado tinha é chamada de energia potencial e matematicamente é definida por:

onde g é a aceleração da gravidade e h é a altura em que se encontra o objeto em relação à superfície da Terra.

Inúmeros outros sistemas também acumulam energia. Por exemplo, uma mola ou o músculo podem armazenar um certo tipo de energia chamada energia elástica, devido a uma força elástica, com intensidade dada por: F= K x onde F é o módulo da força elástica, K é uma constante associada à rigidez da mola denominada constante elástica e x indica quanto o sistema (por exemplo, a mola) foi esticado ou comprimido.

A energia elástica, armazenada pelo sistema em forma de energia potencial, é dada por:

As moléculas do ar ou de um corpo estão em constante movimento, sendo responsável pela energia térmica que é uma outra forma de energia. Microscopicamente podemos dizer que a energia térmica é a energia cinética do mundo microscópico. Quando a energia térmica estiver em trânsito ela é definida como calor. Quando a temperatura de um corpo se mantém constante, sua energia térmica não varia. Existe uma unidade de energia térmica que é chamada caloria (cal) e sua relação com o joule é: 1 cal = 4,186 J. Como os alimentos contêm energia, ela pode ser medida em quilocaloria (1 kcal = 1000 cal). Por exemplo, 1 grama de gordura contém 9,3 kcal de energia, enquanto que 1 grama de proteína, 4,1 kcal.

A energia gasta pelo corpo para realizar atividades é também, em geral, medida em calorias. Mesmo dormindo, o coração continua batendo, assim como a respiração etc., além da necessidade de manter a temperatura do corpo e o gasto de energia de cerca de 1,2 kcal por minuto. Imagine, então jogando futebol! Gasta-se por minuto cerca de 11 kcal.

Fonte: futebol.incubadora.fapesp.br