Energia Mecânica

Rosimar Gouveia

A energia mecânica é a energia produzida pelo trabalho de um corpo que pode ser transferida entre os corpos.

Ela corresponde a soma da energia cinética (Ec), produzida pelo movimento dos corpos, com a energia potencial elástica (Epe) ou gravitacional (Epg), produzida por meio da interação dos corpos relacionada com a posição dos mesmos.

Para exemplificar, pensemos num objeto lançado de determinada distância do solo que possui energia cinética. Isso porque ele está em movimento e adquire velocidade. Além da energia cinética, ele possui energia potencial gravitacional, mediada pela força da gravidade que age sobre o objeto.

A energia mecânica (Em) corresponde a resultante de ambas energias. Vale lembrar que de acordo com o SI (Sistema Internacional) a unidade de medida da energia mecânica é o Joule (J).

Fórmula da Energia Mecânica

Para calcular a energia mecânica, utiliza-se a fórmula abaixo:

Em = Ec + Ep

Onde:

Em: energia mecânica
Ec: energia cinética
Ep: energia potencial

Sendo assim, vale lembrar que as equações para calcular as energias cinética e potencial são:

Energia Cinética: Ec = mv2/2

Onde:

Ec: energia cinética
m: massa (Kg)
v: velocidade (m/s2)

Energia potencial elástica: Epe = kx2/2
Energia potencial gravitacional: Epg = m. g. h

Onde:

Epe: Energia potencial elástica
Epg: Energia potencial gravitacional
K: Constante elástica
m: massa (Kg)
g: aceleração da gravidade de aproximadamente 10m/s2
h: altura (m)

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Princípio da Conservação da Energia Mecânica

Quando a energia mecânica advém de um sistema isolado (naquele em que não há atrito) baseado nas forças conservativas (que conserva a energia mecânica do sistema), sua resultante permanecerá constante.

Em outras palavas, a energia desse corpo será constante, uma vez que a mudança ocorrerá somente na modalidade de energia (cinética, mecânica, potencial) e não o seu valor:

Em = Ec + Ep = constante

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Exercícios Resolvidos

Para compreender melhor a energia mecânica, segue abaixo alguns exercícios de vestibular:

1. (UEM-2012/Adaptada) Segue abaixo algumas questões que envolvem a energia mecânica e a conservação de energia. De tal modo, assinale a alternativa incorreta.

a) Denomina-se energia cinética a energia que um corpo possui, por este estar em movimento.
b) Pode-se denominar de energia potencial gravitacional a energia que um corpo possui por se situar a uma certa altura acima da superfície terrestre.
c) A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito.
d) A energia total do universo é sempre constante, podendo ser transformada de uma forma para outra; entretanto, não pode ser criada e nem destruída.
e) Quando um corpo possui energia cinética, ele é capaz de realizar trabalho.

Alternativa correta c) A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito.

2. (UFSM-2013) Um ônibus de massa m anda por uma estrada de montanha e desce uma altura h. O motorista mantém os freios acionados, de modo que a velocidade é mantida constante em módulo durante todo o trajeto. Considerando as afirmativas a seguir, assinale se são verdadeiras (V) ou falsas (F).

( ) A variação da energia cinética do ônibus é nula.
( ) A energia mecânica do sistema ônibus-Terra se conserva, pois a velocidade do ônibus é constante.
( ) A energia total do sistema ônibus-Terra se conserva, embora parte da energia mecânica se transforme em energia interna.

A sequência correta é:

a) V, V, F
b) V, F, V
c) F, F, V
d) V, V, V
e) F, F, V

Alternativa correta: b) V, F, V

3. (Enem-2012) Os carrinhos de brinquedo podem ser de vários tipos. Dentre eles, há os movidos a corda, em que uma mola em seu interior é comprimida quando a criança puxa o carrinho para trás. Ao ser solto, o carrinho entra em movimento enquanto a mola volta à sua forma inicial. O processo de conversão de energia que ocorre no carrinho descrito também é verificado em:

a) um dínamo.
b) um freio de automóvel.
c) um motor a combustão.
d) uma usina hidroelétrica.
e) uma atiradeira (estilingue).

Alternativa correta: e) uma atiradeira (estilingue).

Curiosidade: Você Sabia?

A energia potencial pode ser também elétrica, ou seja, produzida pela interação das partículas num determinado campo elétrico. Ela também pode ser nuclear, gerada pelo trabalho obtido das reações nucleares, por exemplo, a bomba atômica.

Saiba mais sobre os temas:

Rosimar Gouveia
Rosimar Gouveia
Bacharelada em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF)em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.