Introdução
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Professor, este experimento tem por objetivo introduzir o conceito de transformação e aproveitamento de energia usando recursos de fácil acesso no cotidiano do aluno. Apresentam-se várias formas de energia, dando-se ênfase ao uso de fontes renováveis e ecologicamente corretas.

A energia de um sistema, de uma forma geral, é definida como a capacidade do sistema produzir trabalho.

A energia eólica, que é a energia cinética originada pelo vento, pode ser utilizada para realizar trabalho e pode ser transformada em outras formas de energia: mecânica ou elétrica.

Os moinhos de vento são velhos conhecidos e usam a energia dos ventos, isto é, a energia eólica, não para gerar eletricidade, mas para realizar determinados trabalhos mecânicos, como bombear água e moer grãos. Na Pérsia, no século V D.C, já eram utilizados moinhos de vento com o objetivo de bombear água para irrigação.

A transformação de energia eólica em elétrica é realizada através de um aerogerador que consiste em um gerador elétrico, que acoplado a um eixo, gira através da incidência do vento nas pás da turbina.

A turbina eólica é formada essencialmente por um conjunto de duas ou três pás, com perfis aerodinâmicos eficientes. Elas são impulsionadas por forças predominantemente de sustentação, acionando geradores que operam a velocidade variável, buscando garantir uma alta eficiência de conversão (Figura 1).


A instalação de turbinas eólicas é interessante em locais nos quais a velocidade média anual dos ventos seja superior a 3,6 m/s (aprox. 13 km/h).

Existem atualmente, mais de 20.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo (principalmente nos Estados Unidos). Na Europa, espera-se gerar 10% da energia elétrica a partir da eólica, até o ano de 2030.

Trabalho - Energia - Potência

A energia potencial gravitacional está associada à altura de um corpo em relação a um nível de referência, que pode ser o solo, por exemplo. A energia potencial gravitacional (Ep) é calculada como sendo o produto do peso (p) do objeto pela sua altura em relação a um nível de referência, isto é, o trabalho realizado pela força peso deslocando-se de h:

Ep = ph

Sendo p = mg

g → aceleração da gravidade

Ep = mgh

A energia cinética: está associada à velocidade do corpo. A energia cinética (Ec) é calculada como sendo a metade do produto da massa pelo quadrado da velocidade:



A soma das duas energias é a energia mecânica total do sistema. Quando um corpo está descendo, a energia cinética aumenta, porque a velocidade aumenta, e a potencial diminui, porque a altura diminui. Quando esse mesmo corpo está subindo a energia cinética diminui e a potencial aumenta (Figura 2).


Princípio da conservação de energia: na ausência de forças dissipativas, a energia mecânica do sistema é conservada:

Emecânica = Ep + Ec = constante

Trabalho: trabalho (W) de uma força é a grandeza física que mede a energia transferida por ação dessa força e é definido como sendo o produto da componente dessa força na direção do deslocamento pelo deslocamento (Figura 3).




Observe que o trabalho é uma grandeza escalar, porque é o produto escalar de duas grandezas vetoriais.

Unidade do Trabalho - SI

U (W) = U (F) U (l) = 1 newton (N) metro (m) = 1 joule (1 J)

No caso de um corpo a uma altura h preso por um fio, o trabalho realizado pela força é igual a variação de sua energia potencial:

W = Ep = mgh

Potência: mede a taxa de realização de trabalho por uma força, ou seja, potência (P) (média) é o trabalho realizado por unidade de tempo.



Onde Δt é o tempo gasto para produzir o trabalho W

Unidade de potência - SI



 

Projeto Acessa Física - Versão 1.0 - Atualizado em 05 de março de 2010
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