Energia potencial gravitacional
Na mecânica clássica, a energia potencial gravitacional (U) é a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional . O potencial gravitacional (V; a energia gravitacional por unidade de massa) em um local é igual ao trabalho (energia transferida) por unidade de massa que seria necessária para mover o objeto de um local de referência fixo para o local do objeto. O uso mais comum da energia potencial gravitacional é para um objeto próximo à superfície da Terra, onde se pode presumir que a aceleração gravitacional seja constante a cerca de 9,8 m / s 2 .
U = mgh
Conservação de Energia Mecânica
Primeiro, o princípio da Conservação de Energia Mecânica foi declarado:
A energia mecânica total (definida como a soma de seu potencial e energias cinéticas) de uma partícula sendo acionada apenas por forças conservadoras é constante .
Veja também: Conservação de energia mecânica
Um sistema isolado é aquele em que nenhuma força externa causa mudanças de energia. Se apenas forças conservadoras atuam em um objeto e U é a função potencial de energia para a força conservadora total, então
E mech = U + K
A energia potencial, U , depende da posição de um objeto sujeito a uma força conservadora.
É definida como a capacidade do objeto de fazer o trabalho e é aumentada à medida que o objeto é movido na direção oposta à direção da força.
A energia potencial associada a um sistema que consiste na Terra e em uma partícula próxima é a energia potencial gravitacional .
A energia cinética, K , depende da velocidade de um objeto e é a capacidade de um objeto em movimento de trabalhar em outros objetos quando colide com eles.
K = ½ mv 2
A definição acima mencionada ( E mech = U + K ) assume que o sistema está livre de atritos e outras forças não conservadoras . A diferença entre uma força conservadora e uma não conservadora é que, quando uma força conservadora move um objeto de um ponto para outro, o trabalho realizado pela força conservadora é independente do caminho.
Em qualquer situação real, forças de atrito e outras forças não conservadoras estão presentes, mas em muitos casos seus efeitos no sistema são tão pequenos que o princípio de conservação de energia mecânica pode ser usado como uma aproximação justa. Por exemplo, a força de atrito é uma força não conservadora, porque atua para reduzir a energia mecânica em um sistema.
Observe que forças não conservadoras nem sempre reduzem a energia mecânica. Uma força não conservadora altera a energia mecânica; existem forças que aumentam a energia mecânica total, como a força fornecida por um motor ou motor, também é uma força não conservadora.
Bloco deslizando por uma ladeira sem atrito
O bloco de 1 kg inicia uma altura H (digamos 1 m) acima do solo, com energia potencial mgH e energia cinética igual a 0. Desliza para o chão (sem atrito) e chega sem energia potencial e energia cinética K = ½ mv 2 . Calcule a velocidade do bloco no chão e sua energia cinética.
E mech = U + K = const
=> ½ mv 2 = mgH
=> v = √2gH = 4,43 m / s
=> K 2 = ½ x 1 kg x (4,43 m / s) 2 = 19,62 kg.m 2 .s -2 = 19,62 J
Pêndulo
Suponha um pêndulo (bola de massa m suspensa em uma corda de comprimento L que têm puxado para cima de modo a que a bola é uma altura H <G acima do seu ponto mais baixo do arco do seu movimento corda esticada. O pêndulo é submetido ao conservador força gravitacional, onde forças de atrito como o arrasto aéreo e o atrito no pivô são desprezíveis.
Nós o liberamos do descanso. Quão rápido está indo no fundo?
O pêndulo atinge a maior energia cinética e menos energia potencial quando na posição vertical , porque terá a maior velocidade e estará mais próximo da Terra neste ponto. Por outro lado, terá sua energia menos cinética e maior energia potencial nas posições extremas de seu balanço, porque possui velocidade zero e está mais distante da Terra nesses pontos.
Se a amplitude é limitada a pequenas oscilações, o período T de um pêndulo simples, o tempo necessário para um ciclo completo, é:
onde L é o comprimento do pêndulo eg é a aceleração local da gravidade. Para balanços pequenos, o período de oscilação é aproximadamente o mesmo para balanços de tamanhos diferentes. Ou seja, o período é independente da amplitude .
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: translations@nuclear-power.com ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.
