Energia Potencial Elástica

Energia Potencial Elástica

Uma outra forma de energia potencial é a potencial elástica, essa energia está relacionada a objetos que possuem o poder de se deformar quando uma força é aplicada sobre eles. Como exemplos de objetos que se deformam com a presença de uma força é possível citar a mola, uma bola de tênis, elásticos, entre outros.

A energia potencial elástica difere um pouco da energia potencial gravitacional porque ela está relacionada com a deformação do objeto e não com a altura em que ele se encontra, no entanto, a deformação do objeto também o caracterizada, como definido anteriormente, como a posição onde o objeto se encontra.

Observe a seguir.

1. A mola superior encontra-se no seu estado de equilíbrio, ou seja, ela tem um determinado tamanho e ainda não existe uma força atuando sobre ela.

2. Na mola inferior há uma deformação, visto que a mão está aplicando uma força sobre a mola e esta mesma mola está sendo esticada.

3. Quando a mola está esticada, deixa de estar em seu estado de equilíbrio e portanto, existe a realização de trabalho e um armazenamento de energia, chamada de energia potencial elástica.

A força que a mola exerce para manter seu estado de equilíbrio, que é sempre contrária a força que é exercida sobre a mola é dada pela equação de Hooke, isto é:

Onde o sinal negativo representa que a força elástica é sempre em sentido oposto à força que se aplica na mola, k é a constante elástica da mola que caracteriza o quanto uma mola é mole ou dura, ou seja, quanto é mais fácil ou difícil deformá-la (quanto maior o valor de k mais difícil deformar a mola) e x é a deformação que a mola sofre de acordo com a força que é aplicada nela. Para que a unidade de força seja o N (newton) é importante que a deformação esteja em metros e a constante da mola em N/m² (newton por metro quadrado).

Conhecendo a força elástica é possível, então, definir energia potencial elástica, através de uma equação matemática:

onde os elementos que formam a equação são os mesmos da equação de Hooke. Perceba que a energia que existe num objeto que sofre deformação depende tanto da característica do objeto, ou seja, da sua constante elástica, quanto da sua deformação.

Lista Geral de Questões

Energia Potencial Gravitacional e Elástica

Referências:

WILLIAN DA SILVA, Adriano; MARIA DOS SANTOS, Angela; BURKARTER, Ezequiel. Física I. Curitiba-PR: Instituto Federal do Paraná, 2011.