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.

Energia Potencial Gravitacional

Energia PotencialO objeto de massa m se desloca a uma altura h, indo da posição B para A.

É a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional e é medida pelo trabalho realizado pelo seu peso para ir de uma posição (mais elevada) à outra (mais abaixo).

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.

A fórmula então é: EPg = mgh

Se quiser saber mais sobre Energia Potencial Gravitacional, leia o artigo.

​Exercício Resolvido

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.

EPg =m x g x h , onde m=2Kg g=10m/s2 e h= 10m

EPg = 2 x10 x10

EPg = 200 J.

Resposta: A Energia Potencial Gravitacional do objeto é igual a 200 Joules.

Energia Potencial Elástica

Energia PotencialPara lançar a flecha (corpo de massa m), o elástico do arco sofre uma deformação (medida por x) passando da posição de equilíbrio A para B.

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.

Portanto a posição de equilíbrio corresponde à posição em que 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.

É considerado no sistema elástico o corpo de massa m, uma constante da força elástica k e o comprimento x (a medida da deformação, quando o corpo passa da posição A para a posição B).

A fórmula é EPe = Kx2/2.

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Exercício

Uma mola de constante K=5000 N/m é comprimida por uma distância de 10 cm. Qual é a energia potencial elástica nela armazenada?

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.

EPe =Kx2/2 , onde K=5000 N/m e x= 10cm ⇒ 0,1m

EPe = (5000 x 0,12)/2 ⇒ (5000 x 0,01)/2 ⇒ 50/2

EPe = 25 J.

A Energia Potencial armazenada na mola é igual a 25 joules.