Exemplos de energia potencial
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
Energia potencial elástica :
Energia potencial elástica é a energia potencial armazenada como resultado da deformação de um objeto elástico, como o alongamento de uma mola. Depende da constante de mola k, bem como da distância esticada.
U = 1/2 kx 2
Energia potencial elétrica :
A energia potencial elétrica é uma energia potencial resultante de forças conservadoras de Coulomb e está associada à configuração de um conjunto específico de cargas pontuais dentro de um sistema definido. Por exemplo, se uma carga positiva Q for fixada em algum ponto do espaço, qualquer outra carga positiva que seja aproximada experimentará uma força repulsiva e, portanto, terá energia potencial.
U = kQq / r
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 .
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