Energia potencial

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ENERGIA POTENCIAL
Uma outra forma comum de energia é a energia potencial U. Para
falarmos de energia potencial, vamos pensar em dois exemplos: Um
praticante de bungee-jump saltando de uma plataforma. O sistema é
formado pela Terra e pelo atleta. A força entre os objetos é a força
gravitacional. Podemos descrever o movimento do atleta e o
aumento de sua energia cinética definindo umaenergia potencial
gravitacional. Este tipo de energia está associada a posição do
objeto e não ao seu movimento.
A configuração do sistema varia (a
distância entre a Terra (chão) e o atleta
diminui. Um segundo exemplo seria
pensarmos num mergulhador que pula de
um trampolim em uma piscina. Assim
como o atleta do exemplo anterior, este
mergulhador irá atingir a água com uma
velocidaderelativamente elevada,
possuindo grande energia cinética. Se o
atleta e o mergulhador estavam
inicialmente em repouso no trampolim, de
onde provém essa energia? Em ambos os
casos, a energia gravitacional exerce um
trabalho sobre o corpo durante a queda.
Existe energia potencial gravitacional
mesmo no caso de o mergulhador ficar
parado no trampolim, por exemplo.
Nenhuma energia éadicionada ao sistema
mergulhador-Terra durante a sua queda.
É a energia armazenada é que é
transformada de uma forma (energia
potencial) em outra forma (energia
cinética) durante sua queda. Estudaremos aqui como essa transformação pode ser entendida a
partir do teorema do trabalho-energia.
Primeiro vamos ver a relação entre trabalho e energia potencial.
Voltemos ao exemplo em que uma bola élançada horizontalmente
para cima. Já vimos que se a bola está subindo, o trabalho da força
gravitacional Wg é negativo, por que a força extrai energia da
energia cinética da bola. Esta energia é transferida pela força
gravitacional da energia cinética da bola para a energia potencial
gravitacional do sistema bola-Terra.
Tanto na subida como na descida, a variação ΔU da energiapotencial gravitacional é definida como o negativo do trabalho
realizado sobre a bola pela força gravitacional.
A bola perde velocidade, pára e começa a cair
de volta por causa da força gravitacional
(Figura ao lado). Durante a queda, a
transferência se inverte: o trabalho realizado
sobre a bola pela força gravitacional é positivo e
a força gravitacional passa a transferir energia
potencialdo sistema bola-Terra para a energia
cinética da bola. FORÇAS CONSERVATIVAS E DISSIPATIVAS
Uma força é dita conservativa quando seu trabalho independe da
trajetória.
A força gravitacional e a força elástica são exemplos de forças
conservativas.
Uma força que não é conservativa é chamada de dissipativa.
Exemplos de forças dissipativas são a força de atrito cinético e a
força dearrasto.
Se um bloco desliza em um piso com atrito, a força de atrito
cinético exercida pelo piso realiza trabalho negativo sobre o bloco,
reduzindo sua velocidade e transferindo energia cinética do bloco
para uma outra forma de energia, chamada de energia térmica (que
está associada ao movimento dos átomos e moléculas). Os
experimentos mostram que essa transferência de energia nãopode
ser revertida (a energia térmica não pode ser transferida de volta
para a energia cinética do bloco pela força de atrito cinético).
Assim, a energia térmica NÃO é uma energia potencial!
Algo importante sobre força conservativa:
O teste principal para determinar se uma força é conservativa ou
dissipativa é o seguinte: deixa-se a força atuar sobre uma partícula
que se move ao longode um percurso fechado, começando em uma
certa posição e retornando a essa posição (ou seja, fazendo uma
viagem de ida e de volta). A força é conservativa se e apenas se a
energia total transferida durante a viagem de ida e de volta, ao
longo deste ou de qualquer outro percurso fechado, for nula.
A força gravitacional e a força elástica passam neste teste!!! Uma conseqüência importante...
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