Teorema das energias potenciais

Ao saltar para fora da água, o golfinho ganha energia potencial gravitacional, obtida através da energia cinética com a qual nadava
Ao saltar para fora da água, o golfinho ganha energia potencial gravitacional, obtida através da energia cinética com a qual nadava

O trabalho realizado por certas forças, ditas conservativas, independe da trajetória descrita pelo corpo, dependendo apenas da posição inicial e da posição final ocupada pelo corpo, em relação ao referencial adotado.

Ao estudarmos os conceitos de energia potencial gravitacional, vimos que o cálculo do trabalho realizado pela força peso, a fim de deslocar um corpo do ponto A até o ponto B, bem como o trabalho realizado pela força elástica, não dependem do caminho, ou seja, não dependem da trajetória descrita pelo corpo A até o ponto B. Portanto, podemos dizer que esse trabalho corresponde à diferença entre as energias potenciais do sistema, entre os pontos A e B. Dessa forma, temos:

τAB=Ep(A)-Ep(B)

Essa expressão, que pode ser usada para os cálculos das duas energias potenciais que tratamos, é conhecida como Teorema das Forças Conservativas ou Teorema das Energias Potenciais. Em consonância com esses resultados, dizemos que as forças gravitacional e elástica são forças conservativas.

Os sistemas evoluem, espontaneamente, no sentido que faz diminuir a sua energia potencial (dito ao contrário: dá-se o nome de sistema forçado quando ele evolui no sentido que provoca o aumento de sua energia potencial).

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Vejamos um exemplo:

Vamos supor que um corpo de massa igual a 20 kg encontra-se preso ao teto de uma sala, como mostra a figura abaixo. Considere o módulo da aceleração da gravidade igual a 10 m/s2 e determine, em joules, a energia potencial gravitacional do objeto em relação:

a) ao ponto A             b) ao ponto B.

Corpo de massa 20 kg preso ao teto de uma sala

Resolução

a) sendo h = 2,8 m e ho = 1,8 m, então a altura do objeto em relação ao ponto A é: hA=h- h0=2,8-1,8=1 m.

Ep(A) =m.g.hA
Ep(A) =20 .10 .1
Ep(A) =200 J

b) Nesse caso, a altura do objeto em relação ao ponto B é hB=h=2,8 m.

Ep(B) =m.g.hB
Ep(B) =20 .10 .2,8
Ep(B) =560 J

Por: Domiciano Correa Marques da Silva

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