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Energia Potencial

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1.1- Energia potencial gravitacional:

Como vimos na seção anterior, o corpo quando se encontra na altura h , dizemos que a força peso tem a capacidade de realizar um trabalho igual a mgh . Podemos então falar que o corpo quando se encontra na altura h ele terá uma capacidade de realizar trabalho portanto ele terá uma energia denominada de energia potencial gravitacional que será igual ao trabalho que o corpo poderá realizar ao cair. Portanto a energia potencial gravitacional de um corpo que se encontra a uma altura h do solo é dada por:

Retângulo de cantos arredondados: EP = m . g . h 

Se você fizer uma força contra o peso para que o corpo suba, ele então terá uma energia potencial maior. O acréscimo desta energia será igual ao trabalho que você realizou sobre o corpo. Portanto podemos escrever que o trabalho realizado sobre o corpo é igual a variação da energia potencial sofrida pelo corpo.

Retângulo de cantos arredondados: t = DEP = Epf - EPi 

Obs. As forças conservativas quando realizam um trabalho negativo significa que a energia potencial está aumentando. Note que no exemplo que eu dei, quando o corpo está subindo a força peso realiza um trabalho negativo. Sendo assim o corpo ganha altura e logicamente ganhará também energia potencial. Já quando o corpo está descendo, o peso realiza um trabalho positivo. A altura diminui e por consequência a energia potencial gravitacional também diminui.

1.2- Energia potencial elástica:

** O peso foi suposto uma força constante porque consideramos uniforme o campo gravitacional na região do deslocamento, isto é, consideramos g igual em todos os pontos por onde o corpo passa.

Quando o trabalho de uma força não depende da trajetória, dizemos que esta é uma força conservativa. Na mecânica teremos como forças conservativas a força peso e a força elástica de uma mola.

Aproveitando as Figuras 1, 2 e 3 da seção 6.1, entendemos que na figura 1 a mola está relaxada, portanto não tem energia. Ao empurrar o carrinho para que ele comprima a mola figura 2 , a mola irá fazer uma força contra o movimento do carrinho. Como a força elástica é uma força conservativa e o trabalho da força elástica é negativo, isto significa que a mola irá adquirir uma energia potencial que denominamos de energia potencial elástica. Esta energia fica acumulada na mola e ela passa ter a capacidade de realizar um trabalho igual a t el = como vimos na seção 6.4 . Portanto podemos concluir que a energia potencial armazenada na mola é dada por E pel = . Ela dependerá da constante elástica da mola e da elongação da mesma. Bom na figura 3 a mola descarrega sua energia, passando esta energia para o carrinho, que por sua vez ganha velocidade. Dizemos então que esta energia foi transferida para o carrinho em forma de energia cinética (energia de movimento) que veremos na seção 2.0 .

2. - Energia Cinética:

Consideremos uma partícula submetida a ação de uma força resultante F . O trabalho que esta força irá realizar durante um deslocamento d será dado por: t = F . d

Pela segunda lei de Newton temos que F = m . a , então a fórmula do trabalho poderá ser : t = m . a . d

O termo (a . d ) poderá ser colocado em função da velocidade, uma vez que a energia cinética é a energia de movimento e nada melhor do que a velocidade para descrever um movimento: v 2 = v 0 2 + 2.a.d Þ a.d =

Então o trabalho poderá ser dado por: t = m . Þ ou ainda t =

Os termos são denominados de Energia cinética final e Energia cinética inicial.

Quando você quiser saber da energia cinética num determinado instante basta usar:

2.1 - Teorema da energia cinética:

Já vimos que t = . Este é o teorema da energia cinética .

Teorema da Energia Cinética

O trabalho realizado pela força resultante que atua sobre um corpo é igual à variação de energia cinética sofrida por esse corpo.

t = E cf - E ci

3. - Energia Mecânica:

Energia mecânica E m de um sistema de corpos é a soma de todas as energias presentes no sistema. Energias potenciais (gravitacionais e elásticas) , energia cinética. Para sistemas que agem forças conservativas podemos dizer que a Energia Mecânica inicial é igual a Energia Mecânica final.

Retângulo de cantos arredondados: EM = Ec + EP  

obs. Na maioria dos problemas envolvendo Energia Potencial e Energia Cinética , pode-se considerar que E mi = E mf , ou seja E ci + E pi = E cf + E pf . Caso exista alguma força dissipativa, por atrito, acrescenta-se esta força dissipativa à E mf para que se continue valendo a igualdade. Sendo assim pode-se ter: E mi = E mf + E d .

 

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