Energia Potencial Elástica

Energia potencial elástica é o tipo de energia associado à capacidade dos corpos voltarem à forma original depois de sofrer uma deformação. Além disso, ela pode ser transformada em energia cinética.

Energia potencial elástica é a forma de energia que demonstra a capacidade de corpos voltarem à sua forma original. Ou seja, caso um corpo elástico seja deformado, essa energia está associada à sua capacidade de retornar à condição de equílibrio.

O que é energia potencial elástica

Energia potencial elástica, por definição, é a energia associada ao potencial de um corpo elástico voltar à posição original. Dessa maneira, quando aplicamos uma força em uma mola ela se deforma e, então, estoca energia potencial elástica. Além disso, existem diversos objetos cotidianos que armazenam esse tipo de energia. Por exemplo, molas de colchões, amortecedores, elásticos, trampolins etc.

Tais corpos, sejam comprimidos ou esticados, armazenam energia potencial elástica. Assim, esse tipo de energia está relacionado ao momento no qual esses corpos assumem formas diferentes da forma original. Isto é, saem da sua posição de equilíbrio. Com isso, é possível calcular matematicamente a magnitude desse tipo de energia.

Fórmula da energia potencial elástica

Suponha uma mola ideal. Ou seja, uma na qual toda energia recebida é armazenada. Nesse caso, é possível descrever matematicamente a energia potencial elástica acumulada na mola. Matematicamente, essa relação é:

  • Epe: energia potencial elástica (J)
  • k: constante elástica (N/m)
  • x: deformação (m)

Em equações que envolvem a deformação de corpos, a constante elástica, k, indica a dificuldade para a deformação do corpo. Ou seja, quanto maior for o valor de k, maior será a força necessária para a deformação. Dessa forma, quanto menor for o valor de k, menor será a força necessária para que aconteça uma deformação. Por exemplo, se compararmos uma mola de colchão e uma mola de amortecedor de caminhão, a primeira terá um valor de k muito menor do que a segunda.

Transformação de energia

Nenhuma energia é criada ao acaso. Ou seja, toda energia é transformada. Inclusive, há uma frase célebre de Antoine Lavoisier sobre isso. Logo, o caso da energia potencial não é diferente. Assim, em um corpo ideal, para que haja a contração ou distensão do corpo, um tipo de energia é transformada em potencial elástico. De modo análogo, quando o corpo volta à condição de equilíbrio, a energia é transformada em energia cinética. Contudo, se o corpo não for ideal, parte dessa energia é dissipada na forma de calor.

Vídeos sobre energia potencial elástica

Todo potencial deve ser transformado em outra forma de energia. Assim, transforme o seu em horas de estudo. Com isso, aprofunde seus conhecimentos com as videoaulas que selecionamos. Confira:

Energias potenciais gravitacional e elástica

Dentro do conteúdo de dinâmica há dois tipos de energia potencial. A saber, a gravitacional e a elástica. Por isso, o professor Marcelo Boaro explica como calcular cada um desses tipos de energia. Além disso, ao fim do vídeo, Boaro resolve um exercício de aplicação sobre os conceitos trabalhados.

Experimento sobre força elástica

O professor Cláudio Furukawa realiza um experimento sobre a energia potencial e a força elástica. Para isso, ele usa uma mola de aço e uma massa. Dessa forma, quando a massa dobra, a deformação da mola também dobra. Consequentemente, a energia potencial também aumentará duas vezes.

Transformação de energia

Os professores Gil Marques e Claudio Furukawa realizam experimentos sobre a transformação de energia. Dessa forma, nas experimentações, os professores demonstram como uma forma de energia pode ser transformada em outra. Os experimentos realizados pelos professores são ideais para serem feitos em feiras de ciências.

Toda energia de um sistema físico deve ser constante. Esse é o princípio da conservação de energia. Por exemplo, a energia potencial pode ser transformada em energia cinética. Para entender melhor sobre esse conceito, estude sobre a transformação de energia.

Referências

YOUNG, H. D. et al. Física I: Mecânica. São Paulo: Addison & Wesley. 2016
HALLIDAY, D. et al. Física: Volume 1. Rio de Janeiro: Pearson. 2008
NUSSENZVEIG, H. D. Curso de Física Básica: Volume 1. Rio de Janeiro: Blucher. 2014.

Hugo Shigueo Tanaka
Por Hugo Shigueo Tanaka

Divulgador Científico e co-fundador do canal do YouTube Ciência em Si. Historiador da Ciência. Professor de Física e Matemática. Licenciado em Física pela Universidade Estadual de Maringá (UEM). Mestre em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM). Doutorando em Ensino de Ciências e Matemática (PCM-UEM).

Como referenciar este conteúdo

Tanaka, Hugo Shigueo. Energia Potencial Elástica. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/energia-potencial-elastica. Acesso em: 07 de May de 2021.

Exercícios resolvidos

1. [FCC]

Uma mola elástica ideal, submetida a ação de uma força de intensidade F = 10N, está deformada de 2,0 cm. A energia elástica armazenada na mola é de:

a) 0,10J

b) 0,20J

c) 0,50J

d) 1,0J

e) 2,0J

Alternativa correta: A
A energia potencial elástica é calculada pela fórmula:

Porém, o exercício não nos fornece a constante elástica da mola. Então, podemos usar o valor da força elástica, porque F = kx. Dessa forma:

Substituindo os valores dados pelo exercício, obtemos que o valor da energia é:
E = 0,1 J

2. [Fatec]

Um bloco de massa 0,60kg é abandonado, a partir do repouso, no ponto A de uma pista no plano vertical. O ponto A está a 2,0m de altura da base da pista, onde está fixa uma mola de constante elástica 150 N/m. São desprezíveis os efeitos do atrito e adota-se g=10m/s2. A máxima compressão da mola vale, em metros:

a) 0,80

b) 0,40

c) 0,20

d) 0,10

e) 0,05

Alternativa correta: B

A energia potencial gravitacional é transformada em energia potencial elástica. Assim, elas são iguais. Logo:

Ao substituir os dados fornecidos pelo exercício, encontramos que a deformação vale:
x = 0,4 m.

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