Energia elástica de mola

Energia potencial elástica: Ep = (1/2)·k·x²

A energia potencial elástica é a energia armazenada em uma mola (ou elemento elástico) quando deformada a partir do comprimento natural: Ep = (1/2)·k·x², em joules, com k sendo a constante da mola em N/m e x a deformação em metros. A relação é quadrática em x: dobrar a deformação quadruplica a energia armazenada. Exemplo: um arco com k = 200 N/m tracionado 0,5 m armazena Ep = 25 J, transferidos como energia cinética para a flecha no disparo. A fórmula é a integral da força de Hooke F = k·x ao longo do deslocamento e assume que a mola permanece dentro do limite elástico (sem deformação permanente).

Aplicações

Arcos e bestas de competição, suspensão automotiva (molas helicoidais e feixes de lâminas absorvem impactos da pista), molas de válvulas de motor (cada cilindro abre e fecha milhares de vezes por minuto), relógios mecânicos (a mola real armazena a energia da corda), canetas retráteis, êmbolos de fliperama, camas elásticas e para-choques ferroviários.

Perguntas frequentes

A fórmula vale para compressão e tração? Sim — x² é sempre positivo, então Ep é a mesma seja a mola comprimida ou tracionada na mesma medida.

O que acontece além do limite elástico? A mola deforma permanentemente e a lei de Hooke (e esta fórmula) deixa de valer — parte da energia vira trabalho plástico.

Como k se relaciona com a rigidez? k maior significa mola mais rígida: exige mais força para a mesma deformação e armazena mais energia para um dado x.