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7.1: Prelúdio do trabalho e da energia cinética

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    Neste capítulo, discutimos alguns conceitos físicos básicos envolvidos em cada movimento físico no universo, indo além dos conceitos de força e mudança no movimento, que discutimos em Movimento em Duas e Três Dimensões e Leis do Movimento de Newton. Esses conceitos são trabalho, energia cinética e potência. Explicamos como essas quantidades estão relacionadas entre si, o que nos levará a uma relação fundamental chamada teorema trabalho-energia. No próximo capítulo, generalizaremos essa ideia para o princípio mais amplo de conservação de energia.

    Uma foto de 6 corredores chegando à linha de chegada de uma corrida.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Uma velocista exerce sua força máxima para trabalhar o máximo possível em si mesma no curto espaço de tempo em que seu pé está em contato com o solo. Isso aumenta sua energia cinética, impedindo que ela diminua a velocidade durante a corrida. Empurrar para trás com força na pista gera uma força de reação que impulsiona o velocista para a frente para vencer na chegada. (crédito: modificação da obra de Marie-Lan Nguyen)

    A aplicação das leis de Newton geralmente requer a resolução de equações diferenciais que relacionam as forças que atuam sobre um objeto às acelerações que eles produzem. Muitas vezes, uma solução analítica é intratável ou impossível, exigindo longas soluções numéricas ou simulações para obter resultados aproximados. Em tais situações, relações mais gerais, como o teorema trabalho-energia (ou a conservação de energia), ainda podem fornecer respostas úteis para muitas perguntas e exigir uma quantidade mais modesta de cálculos matemáticos. Em particular, você verá como o teorema da energia de trabalho é útil para relacionar as velocidades de uma partícula em diferentes pontos ao longo de sua trajetória com as forças que atuam sobre ela, mesmo quando a trajetória é muito complicada de lidar. Assim, alguns aspectos do movimento podem ser abordados com menos equações e sem decomposições vetoriais.