Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Potencial de energia

Potencial de energia

Na física, a energia potencial é a energia que um objeto possui devido a sua posição em um campo de força ou que um sistema tem devido à configuração de suas partes.

Existem muitos tipos de energia potencial, mas os mais comuns são:

  • Energia gravitacional potencial que depende da posição vertical e da massa de um objeto.
  • Energia elástica potencial de uma mola estendida
  • Energia elétrica potencial de uma carga em um campo elétrico.

A unidade de medida do Sistema Internacional de Unidades para energia é o joule (J).

A energia potencial está associada às forças que atuam sobre um corpo de tal forma que isso depende apenas da posição do corpo no espaço; essas forças podem ser representadas por um vetor em qualquer ponto do espaço, formando o que é conhecido como campo vetorial de forças ou campo de forças.

Se o trabalho de um campo de força atuando sobre um corpo que se move de uma posição inicial para uma posição final é determinado apenas por essas duas posições e, portanto, não depende da trajetória do corpo - então existe uma função chamada Energia potencial que pode ser avaliada nas duas posições para determinar o trabalho.

O termo "energia potencial" foi introduzido pelo engenheiro e físico escocês William Rankine, do século XIX, embora esteja relacionado ao conceito de potencialidade do filósofo grego Aristóteles.

Energia potencial gravitacional

A energia potencial gravitacional é a energia potencial que um objeto ganha pelo efeito gravitacional de outro objeto (geralmente corpos muito grandes, por exemplo, a Terra, o Sol). Essa energia é diretamente proporcional à massa do objeto e ao tamanho da massa atraída. A magnitude da massa atraída cria a aceleração da gravidade. Essa aceleração para o mundo é de aproximadamente 9,8 m / s² na superfície da Terra.

Porque existem diferentes tipos de forças, também existem diferentes tipos de energia potencial. A energia potencial como resultado da força da gravidade, por exemplo, é chamada de energia gravitacional ou energia gravitacional potencial. Para um objeto com massa m, na altura h, a seguinte expressão é aplicada à energia gravitacional do objeto:

Epot = m · g · h

Onde (em unidades do SI):

Epot - energia potencial em joules (J)
m -. A massa em quilogramas (kg)
H - altura em metros (m)
g - a aceleração da gravidade em m / s² (aproximadamente 9,81 m / s²)

A energia potencial se o objeto estiver no nível. h = 0 está definido para zero.

Entretanto, quando este objeto está localizado a uma grande distância da superfície da Terra, a gravidade não é mais constante e a fórmula anterior não se aplica mais.

A expressão da energia gravitacional potencial torna-se então:

Potencial de energia

A energia potencial a uma distância infinita da Terra está aqui a zero, porque a fórmula é a mais simples (isto é porque, ao contrário de muitos outros casos, a diferença de energia aqui tem um limite finito). A energia potencial é, portanto, sempre negativa e, como no modelo mencionado acima, aumenta à medida que o objeto se afasta do solo.

Transformação de energia potencial em outros tipos de energia

A energia pode se manifestar em muitas formas, incluindo energia química, energia térmica, radiação eletromagnética, energia gravitacional, energia elétrica, energia elástica, energia nuclear e energia do resto. Todos esses tipos de energia podem ser classificados em duas classes principais: energia potencial e energia cinética. Energia potencial pode ser transferida entre objetos e transformada em outros tipos de energia.

Exemplo de transformação de energia potencial

A energia potencial pode ser transformada em outros tipos de energia, como, por exemplo, a energia cinética que pode ser facilmente ilustrada pelo seguinte exemplo:

Chutando uma bola, o jogador transmite uma energia potencial de sua perna para a bola, que se torna energia potencial elástica, deformando a bola e comprimindo o ar no interior. Ao recuperar a forma original, essa energia potencial elástica da bola é convertida em energia cinética no momento em que a bola sai a toda velocidade.

Se o jogador tiver chutado a bola com uma trajetória completamente vertical, quando a bola perder velocidade, perderá energia cinética, que se transformará em energia potencial gravitacional. Isso vai acontecer até atingir o ponto mais alto, neste momento, a bola não terá energia cinética e toda a sua energia será potencial. Quando o balão começa a cair, a energia potencial gravitacional retorna à energia cinética.

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Última revisão: 1 de setembro de 2017

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