O conceito de energia potencial refere-se à energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo de força. Também pode ser devido à configuração de suas partes.
Energia mecânica é a soma dessa energia e a energia cinética de um corpo.
Por sua natureza, essa energia pode ser transformada em outro tipo de energia.
Os tipos mais comuns de energia potencial são gravitacionais, elásticos de mola, elétricos, eletrostáticos e químicos. Nós os explicamos com mais detalhes abaixo.
Energia potencial gravitacional
Energia potencial gravitacional é a energia potencial que um objeto obtém pelo efeito gravitacional de outro objeto (geralmente corpos muito grandes, como a Terra).
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 a Terra é de aproximadamente 9,8 m / s² na superfície da Terra.
A energia potencial gravitacional é equivalente à energia necessária para posicionar um objeto a uma certa altura.
É chamado de energia gravitacional ou energia gravitacional potencial. Para um objeto com massa m, na altura h, a seguinte expressão se aplica à energia gravitacional do objeto:
E = m · g · h
Onde (em unidades SI):
E - A energia potencial em joules (J).
m - a massa em quilogramas (kg)
h - altura em metros (m)
g - a aceleração da queda em m / s² (aproximadamente 9,81 m / s²)
A energia potencial gravitacional se o objeto estiver no nível. h = 0 é definido como zero.
No entanto, quando este objeto está localizado a uma grande distância da superfície da Terra, a gravidade não é mais constante e a fórmula acima não se aplica mais.
A expressão da energia gravitacional potencial torna-se então:
A energia potencial a uma distância infinita da Terra está aqui em zero, porque a fórmula é a mais simples (isso ocorre porque, ao contrário de muitos outros casos, a diferença de energia aqui tem um limite finito). Portanto, a energia potencial é sempre negativa e, como no modelo mencionado acima, aumenta à medida que o objeto se afasta da terra.
Um exemplo desse tipo é uma montanha-russa. O momento em que o carro está no ponto mais alto é quando ele tem mais energia potencial e quase não tem energia cinética.
A força da gravidade exerce uma força que empurra o carro para baixo. Durante a descida, a energia é transformada em energia cinética.
Nos pontos mais baixos, as energias cinética e potencial foram revertidas.
Energia potencial elástica
Energia potencial elástica é a energia armazenada na capacidade de um corpo retornar à sua posição natural. Essa forma de energia também é chamada de energia de mola ou energia elástica potencial.
A elasticidade é uma propriedade de certos materiais pelos quais, uma vez deformados, esticados ou separados de sua posição inicial, eles podem recuperar seu estado original ou de equilíbrio.
Uma mola linear (ideal) com constante de mola k que é desenhada (ou empurrada) a uma distância Δl tem um aumento na energia da mola de:
Energia potencial elétrica
A energia potencial elétrica é a energia potencial resultante das forças conservadoras de Coulomb. Essa energia está associada à configuração de várias cargas pontuais em um sistema definido.
Também pode ser chamado de energia potencial eletrostática.
Um objeto pode ter energia potencial elétrica devido a dois elementos principais: sua própria carga elétrica e sua posição em relação a outros objetos eletricamente carregados.
Energia potencial química
As ligações químicas são capazes de armazenar energia potencial. A energia potencial química está relacionada ao arranjo estrutural de átomos ou moléculas. Esse arranjo pode ser o resultado de ligações químicas dentro de uma molécula ou de outra maneira.
A energia química pode ser transformada em outras formas de energia através de uma reação química.
Exemplos de energia potencial química:
Quando um combustível é queimado, a energia química é convertida em calor
Durante o processo metabólico da digestão. Os alimentos metabolizados em um organismo biológico são transformados em energia.
O processo de fotossíntese. Através deste processo, as plantas verdes transformam energia solar em energia química.
Reações eletroquímicas. A energia elétrica pode ser convertida em energia química através de reações eletroquímicas. Essas reações ocorrem durante o carregamento da bateria.
