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Energia potencial gravitacional
É definida como energia potencial gravitacional a forma de energia associada à posição em relação a um referencial, sendo que neste caso, há a interação gravitacional entre a Terra e um determinado corpo. Uma energia potencial ou energia armazenada por um corpo pode ser traduzida como a capacidade que este corpo detém de realizar trabalho. Trata-se de uma energiaassociada ao estado de separação entre dois objetos que se atraem mutuamente através da força gravitacional. Dessa forma, quando elevamos um corpo de massa m a certa altura h, transferimos energia para o corpo na forma de trabalho. Com a acumulação de energia, o corpo transforma a energia potencial em energia cinética, que quando liberado o corpo, possui tendência a voltar à sua posiçãoinicial.Todo corpo em queda livre está sujeito a uma mesma aceleração de direção horizontal e sentido para baixo. Esta aceleração recebe o nome de aceleração gravitacional (g) que tem um valor aproximado de 9,8 m/s2 na Terra. A força resultante neste movimento é a força peso (P=m.g) e o trabalho desta força é igual a energia potencial gravitacional. Logo, quando um corpo é liberado, a força peso realizatrabalho e a energia potencial gravitacional se transforma em energia cinética. Em geral, admite-se que a e.p.g. é nula num estado determinado, no qual o sistema está sujeito a forças de intensidade desprezível, ou a força de interação entre as diversas partículas é praticamente nula. Esse conceito é aplicado na produção de energia elétrica, a partir do represamento de águas em barragens, que aoserem liberadas acumula energia que será empregada para mover as turbinas responsáveis pela geração de energia elétrica. A energia potencial gravitacional de um corpo que se encontra a uma altura h do solo é dada por:
Epg = m.g.h
Onde:
Epg = energia potencial gravitacional – dada em joule (J)
m = massa dada em quilograma (kg)
g = aceleração gravitacional – dada em metros por segundo ao quadrado(m/s2)
h = altura – dada em metros (m)
Caso seja aplicada uma força contra o peso para que determinado corpo suba, ele então recebe uma energia potencial maior. O acréscimo desta energia será igual ao trabalho aplicado em direção ao corpo, o que permite concluir que o trabalho realizado sobre o corpo é igual a variação da energia potencial sofrida pelo corpo. Do mesmo modo, a aplicação de umtrabalho negativo sob o mesmo corpo significa o aumento da energia potencial.
Energia cinética
A energia cinética é a energia devido ao movimento. É o caso de um corpo que recebe energia em forma de trabalho, e todo este trabalho se converte em energia de movimento. Esta forma de energia é denominada energia cinética. Analisemos o trabalho τ realizado por uma força F sobre um corpo de massa m.Neste caso, teremos:
τ = F.d.cosα                                         (1.a)

Para fins de análise, consideremos um objeto se movimentando em uma linha reta. Assim, cosα= 0. Deste modo, teremos cosα = 1. O trabalho será então dado pela equação:
τ = F.d                                                   (1.b)

Ao deslocamento d podemos chamar Δs. Então, teremos uma nova expressão:
τ =F.Δs                                                 (1.c)

Tomamos a equação de Torricelli que envolve a velocidade final, vf, a velocidade inicial no instante inicial de tempo v0, a aceleração a e o deslocamento Δs:
vf² = v02 + 2.a.Δs                                  (2.a)

Nesta análise, vamos tomar a velocidade inicial como sendo zero. Desta forma, teremos para a equação de Torricelli:
vf² =2.a.Δs                                          (2.b)

Isolamos Δs desta equação e obtemos:
Δs = vf²/(2 .a)                                         (2.c)

Agora, substituímos o equivalente a Δs de (2.c) em (1.c) e obtemos:
τ = F.vf²/(2 .a)                                       (1.d)

Sabemos, da segunda lei de Newton, que a força F atuante sobre o corpo de massa m o fará adquirir uma...
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