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A energia potencial

Autor: Leandro Alegsa

26-01-2021

A energia potencial é a energia armazenada ou reprimida de um objeto. É muitas vezes contrastada com a energia cinética.

Na física, energia potencial é a energia que um objeto tem devido a sua posição em um campo de força ou que um sistema tem devido à forma como suas partes estão dispostas. Os tipos comuns incluem a energia potencial gravitacional de um objeto que depende de sua posição vertical e massa, a energia potencial elástica de uma mola estendida e a energia potencial elétrica de uma carga em um campo elétrico. A unidade SI para energia é o joule (símbolo J).

A energia potencial está freqüentemente associada a forças restauradoras, tais como uma mola ou a força da gravidade. A ação de esticar a mola ou levantar a massa é realizada por uma força externa que trabalha contra o campo de força do potencial. Este trabalho é armazenado no campo de força, que é dito ser armazenado como energia potencial. Se a força externa for removida, o campo de força atua sobre o corpo para realizar o trabalho à medida que o corpo volta à posição inicial, reduzindo o estiramento da mola ou causando a queda de um corpo. Quando isto acontece, a energia potencial se transforma em energia cinética. A energia total permanece a mesma por causa da lei de conservação de energia.

Os físicos dizem que a energia potencial é a diferença entre a energia de um objeto em uma determinada posição e sua energia em uma posição de referência.

Exemplos simples

Trazer uma rocha para cima aumenta sua energia potencial sob a gravidade. Esticar uma faixa de borracha aumenta sua energia potencial elástica, que é uma forma de energia potencial elétrica. Uma mistura de um combustível e um oxidante tem uma energia potencial química, que é uma outra forma de energia potencial elétrica. As baterias também têm energia potencial química.

Tipos de energia potencial

Existem vários tipos de energia potencial, cada um associado a um tipo particular de força.

Energia potencial gravitacional

A energia potencial gravitacional é experimentada por um objeto quando a altura e a massa são um fator no sistema. A energia potencial gravitacional faz com que os objetos se movam em direção uns aos outros. Se um objeto é levantado a uma certa distância da superfície da Terra, a força experimentada é causada pelo peso e pela altura. O trabalho é definido como força sobre uma distância, e trabalho é outra palavra para energia. A energia potencial adicionada quando se levanta um objeto é:

U = F Δ h {\i1}displaystyle U=F\Delta h} $U = F \Delta h$

onde

F {\i1} é a força da gravidade

Δ h {\displaystyle {\delta h} $\Delta h$ é a mudança de altura

U = m g h {\\i1}displaystyle U=mgh} U = mgh

Aqui, g = 9,81 m / s 2 {\i1}textstyle g=9,81 {\i}mathrm {\i/s} ^{2}} ${\textstyle g=9.81\ \mathrm {m/s} ^{2}}$ é a aceleração devido à gravidade.

O trabalho total feito por energia potencial gravitacional quando um objeto cai da posição 1 para a posição 2 é:

Δ W = U 1 - U 2 {\i1}delta W=U_{1}-U_{2}} $\Delta W = U_1-U_2$

Δ W = m g h 1 - m g h 2 {\i1}delta W=mgh_{1}-mgh_{2}} $\Delta W = mgh_1-mgh_2$

onde

m {\displaystyle m} é a massa do objeto

h 1 {\\i1} é a primeira posição do estilo h_{\i} h_1

h 2 {\\i1} h_2 é a segunda posição

Energia elétrica potencial

A energia elétrica potencial é experimentada por cargas diferentes e iguais, pois elas se repelem ou se atraem umas às outras. As cargas podem ser positivas (+) ou negativas (-), onde cargas opostas se atraem e cargas similares se repelem. Se duas cargas foram colocadas a uma certa distância uma da outra, a energia potencial armazenada entre as cargas pode ser calculada por:

U = k Q q q r {\i}{r}}} U={kQqq}{r $U = \frac{kQq}{r}$

onde

k {\displaystyle k} é 1/4πє (para ar ou vácuo é 9 x 10 9 N m 2 / C 2 {\displaystyle 9x10^{9}Nm^{2}/C^{2}}} 9 x 10^9 N m^2/C^2 )

Q {\i1}é a primeira carga

q é a segunda carga

r r é a distância entre as peças

Energia potencial elástica

A energia elástica potencial é experimentada quando um material emborrachado é puxado para longe ou empurrado junto. A quantidade de energia potencial que o material tem depende da distância puxada ou empurrada. Quanto maior a distância empurrada, maior é a energia elástica potencial que o material possui. Se um material for puxado ou empurrado, a energia potencial pode ser calculada por:

U = 1 2 k x 2 {\\i1}kx^{\i}} U = 1 2 k x 2 {\i}displaystyle U={\i}frac {\i}{\i}kx^{\i} $U = \frac{1}{2}kx^2$

onde

k {\displaystyle k} é a força da mola constante (quão bem o material estica ou comprime)

x estilo de jogo x é a distância que o material se moveu de sua posição original

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Energia cinética

Perguntas e Respostas

P: O que é energia potencial?

R: Energia potencial é a energia armazenada ou reprimida de um objeto. É freqüentemente contrastada com a energia cinética e é a energia que um objeto tem devido a sua posição num campo de força ou que um sistema tem devido à maneira como suas partes estão dispostas.

P: Quais são alguns tipos comuns de energia potencial?

R: Os tipos comuns de energia potencial incluem energia potencial gravitacional, energia potencial elástica, e energia potencial elétrica.

P: O que é a unidade SI para medir energia?

R: A unidade SI para medir a energia é o joule (símbolo J).

P: Como o trabalho se torna armazenado como energia potencial?

R: O trabalho torna-se armazenado como potencial quando é executado por uma força externa que trabalha contra o campo de força do potencial. Esse trabalho é então armazenado no campo de força como energia potencial.

P: Como é que o potencial se transforma em cinético?

R: Quando uma força externa que estava trabalhando contra um campo de força de uma determinada posição é removida, isso faz com que o corpo volte à sua posição inicial, reduzindo qualquer estiramento em uma mola ou causando a queda de um corpo. Nesse momento, qualquer mudança potencial existente em cinética e a quantidade total do total permanece constante, devido à lei de conservação de energia.

P: Como os físicos definem a Energia Potencial?

R: Os físicos dizem que a Energia Potencial pode ser definida como a diferença entre as energias de um objeto em determinada posição e posição de referência.