Energia elástica de mola
Calcula a energia elástica armazenada numa mola E=0.5·k·x² em joules dada a constante e deformação.
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Energia potencial elástica: Ep = (1/2)·k·x²
Quando você afasta uma mola (ou elemento elástico) do seu comprimento natural, ela acumula energia. Essa energia armazenada vale Ep = (1/2)·k·x², em joules, com k sendo a constante da mola em N/m e x a deformação em metros. Repare que a relação é quadrática em x, então dobrar a deformação quadruplica a energia armazenada. Pegue um arco com k = 200 N/m tracionado 0,5 m: ele guarda Ep = 25 J, que viram energia cinética da flecha no instante do disparo. A fórmula sai da integral da força de Hooke F = k·x ao longo do deslocamento, e vale enquanto a mola fica dentro do limite elástico, sem deformação permanente.
Aplicações
Arcos e bestas de competição. Suspensão automotiva, onde molas helicoidais e feixes de lâminas amortecem os impactos da pista. Molas de válvulas de motor, que abrem e fecham milhares de vezes por minuto em cada cilindro. Nos relógios mecânicos, a mola real guarda a energia da corda. E ainda canetas retráteis, êmbolos de fliperama, camas elásticas e para-choques ferroviários.
Perguntas frequentes
A fórmula vale para compressão e tração? Vale. Como x² é sempre positivo, Ep dá o mesmo valor com a mola comprimida ou tracionada na mesma medida.
O que acontece além do limite elástico? A mola assume uma deformação permanente, e aí a lei de Hooke (e esta fórmula) deixa de valer. Parte da energia acaba virando trabalho plástico.
Como k se relaciona com a rigidez? Um k maior é uma mola mais rígida. Ela exige mais força para chegar à mesma deformação e, para um dado x, armazena mais energia.
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