A energia potencial elástica é um tipo específico de energia armazenada em objetos deformáveis, como molas e elásticos, quando são esticados ou comprimidos.
Essa energia é armazenada no objeto deformável porque os átomos que compõem o material se empurram para retornar à posição natural. Quando o objeto retorna à sua forma original, essa energia é liberada e os átomos param de se empurrar uns contra os outros. Este conceito de armazenamento e liberação de energia é essencial em inúmeras aplicações práticas.
Portanto, esse tipo de energia se deve à capacidade desses objetos de recuperarem sua forma original após serem deformados.
O que acontece dentro dos materiais elásticos?
Quando comprimimos um material, como uma mola, ocorrem mudanças no nível atômico na configuração dos átomos ou moléculas que compõem esse material.
Imagine uma mola no seu estado natural, não deformada. Neste estado, os átomos ou moléculas do material estão dispostos de forma equilibrada e em posição de equilíbrio. Ao aplicar uma força para comprimir a mola, você pressiona as partículas do material, o que causa deformação.
No nível atômico, a compressão do material implica que os átomos ou moléculas se aproximem. Isso pode levar a mudanças nas forças interatômicas e na estrutura do material. Ao comprimir o material, os átomos se aproximam, o que pode afetar a força de ligação e a disposição dos átomos.
Lei de Hooke: fórmula de cálculo
A lei de Hooke, formulada pelo cientista britânico Robert Hooke, é crucial para a compreensão deste fenômeno. Utilizando esta lei, pode-se estabelecer que a força necessária para esticar ou comprimir uma mola é diretamente proporcional à distância em que ela é deformada.
Quando aplicamos uma força para esticar ou comprimir uma mola, ela sofre uma deformação que é medida em termos de alongamento ou compressão.
Fórmula
A lei de Hooke afirma que a força é diretamente proporcional ao alongamento ou compressão da mola, de acordo com a fórmula matemática F = k * x, onde F é a força aplicada, k é a constante elástica da mola e x é o alongamento ou compressão . Esta relação linear indica que, à medida que a deformação aumenta, a força necessária também aumenta proporcionalmente.
A energia potencial elástica (EPE) é calculada usando a fórmula EPE = 0,5 * k * x^2, onde EPE é a energia potencial elástica, k é a constante elástica e x é a deformação.
Exemplos de energia potencial elástica
Brinquedos e entretenimento
A energia potencial elástica é encontrada em muitos brinquedos e dispositivos de entretenimento. Por exemplo, lançadores de brinquedos, como armas e catapultas de brinquedo, usam molas para armazenar energia potencial elástica. Quando a mola é liberada, a energia armazenada é convertida em energia cinética, lançando o brinquedo ou projétil.
Deportes
No âmbito desportivo, existem inúmeros equipamentos que aplicam este princípio, como arcos e bestas. Os arcos armazenam energia potencial elástica quando são puxados e liberam essa energia quando a corda é liberada, impulsionando a flecha em direção ao seu alvo.
Absorventes de impacto
O projeto do veículo utiliza amortecedores e sistemas de suspensão em veículos que utilizam a capacidade de alguns materiais de liberar energia de maneira controlada, proporcionando uma condução suave e segura.
