Energia Potencial
A energia presente nos corpos dando a eles a capacidade de realizar trabalho é chamada de Energia Potencial.
Quando está relacionada aos trabalhos da força peso, a energia armazenada nos corpos é chamada Energia Potencial Gravitacional e quando está associada a uma força elástica é Energia Potencial Elástica.
A unidade de medida da Energia Potencial é Joule (J).
Energia Potencial Gravitacional
É a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional, medida pelo trabalho realizado pelo seu peso para ir de uma posição (mais elevada) à outra (mais abaixo).
Fórmula da energia potencial gravitacional
Onde,
é a energia potencial gravitacional (J);
m é a massa do corpo (kg)
g é a aceleração da gravidade (m/s²)
h é a altura em relação ao solo ou outro referencial (m)
Assim, é necessário usar uma força para elevar um objeto até uma determinada altura, nesse ponto mais alto o objeto tem maior energia potencial. Quando o objeto desce libera sua energia, que será convertida em energia cinética.
Portanto, a energia potencial gravitacional do objeto está associada com a sua posição (altura relativa a um ponto de referência), com a sua massa e com a força da gravidade.
Considerando que a força exigida para elevar um objeto é igual ao seu peso, a energia potencial gravitacional é igual ao seu peso (m x g) multiplicado pela altura h a que foi elevado.
A força da gravidade varia com a altura, na superfície da Terra a diferença é muito pequena, assim considera-se a aceleração da gravidade como uma constante, de 9,8m/s2, em qualquer parte.
Leia para saber mais sobre Energia Potencial Gravitacional.
Exemplo de energia potencial gravitacional
Um objeto de 2kg é lançado da janela de um prédio de 10 m. Considerando a aceleração da gravidade local g=10m/s2. Qual é a Energia Potencial Gravitacional do objeto?
Resolução
A energia potencial gravitacional (Epg) está relacionada com o peso do objeto (massa x gravidade) e a altura do seu deslocamento. Então, calculamos a Epg usando os valores do enunciado.
Com m = 2kg, g = 10m/s² e h = 10m.
Resposta
A Energia Potencial Gravitacional do objeto é igual a 200 Joules.
Energia Potencial Elástica
Um corpo elástico é aquele que sofre uma deformação, produzida por uma força externa, passando de uma posição A (não deformado) para uma posição B (deformado) e recupera sua forma e tamanho original, voltando a posição inicial.
Fórmula da energia potencial elástica
Onde,
é a energia potencial elástica (J)
K é a constante elástica (N/m)
x é a deformação (m)
Portanto, a posição de equilíbrio corresponde à posição onde o elástico ou a mola não está nem comprimida, nem esticada, é a sua posição natural.
A Energia Potencial Elástica está relacionada com o trabalho realizado pela força elástica do corpo para ir da posição deformada B para a posição inicial A.
Exemplo de energia potencial elástica
Uma mola de constante K =5000 N/m é comprimida por uma distância de 10 cm. Qual é a energia potencial elástica nela armazenada?
Resolução
A energia potencial elástica depende apenas da constante elástica da mola k e de sua deformação x. Então, calculamos a energia potencial usando os valores do enunciado.
Com K=5000 N/m e x= 10cm ⇒ 0,1m
Resposta
A Energia Potencial armazenada na mola é igual a 25 joules.
Quer saber mais? Leia também os artigos:
- Energia
- Energia Mecânica
- Energia Potencial Elástica
- Energia cinética
- Lei de Hooke
- Força Elástica
- Trabalho na Física
Exercícios sobre energia potencial
Exercício 1
(Marinha 2021) Um guindaste do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ) suspende um objeto de 200Kg a uma altura de 5m acima do nível do mar. Desprezando as dimensões do objeto e adotando o valor da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s², calcule a energia potencial do objeto em relação ao nível do mar, e marque a opção correta.
a) 2KJ
b) 4KJ
c) 6KJ
d) 8KJ
e) 10KJ
Exercício 2
(VUNESP 2017) Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas.
Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale
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ASTH, Rafael. Energia Potencial. Toda Matéria, [s.d.]. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/energia-potencial/. Acesso em: