Calculadora de Energia Potencial

Energia potencial: gravitacional e elástica

A energia potencial (Ep) é a energia que um sistema guarda em função de onde suas partes estão ou de como estão arranjadas. Duas formas aparecem com mais frequência. Uma é a gravitacional, Ep = m·g·h, e a outra é a elástica, Ep = (1/2)·k·x², onde k é a constante da mola e x a deformação a partir do equilíbrio. Na superfície da Terra g ≈ 9,81 m/s², com pequenas variações (9,78 no equador, 9,83 nos polos). Levante um corpo de 2 kg até 5 m de altura e ele guarda cerca de 98 J. A conservação da energia mecânica diz que Ec + Ep permanece constante quando nada dissipa, e é isso que faz o período do pêndulo simples T = 2π√(L/g) funcionar, com Ec e Ep se revezando o tempo todo.

Aplicações

Hidrelétricas transformam Ep gravitacional em eletricidade (Itaipu opera com 14 GW instalados). Montanhas-russas, queda livre, balística e baterias por bombeamento se apoiam todas nessa troca Ep ↔ Ec. Na química, a energia de ligação é um tipo de energia potencial; na eletricidade, a Ep elétrica dá qV.

Perguntas frequentes

O nível de referência importa? O que tem sentido físico é a diferença de Ep, não o valor absoluto. Escolha a referência que quiser, o chão, a mesa, o nível do mar. O trabalho depende de Δh, e não da altura medida a partir do zero.

A Ep elástica é sempre positiva? Sim. Como x² nunca fica abaixo de zero, a mola guarda energia dos dois jeitos, seja ao esticá-la, seja ao comprimi-la.

Por que o pêndulo vai parando? Sistemas reais escoam energia para o arrasto do ar e o atrito no pivô. Conforme a energia mecânica cai, a amplitude do balanço encolhe até o pêndulo parar.