Qual a diferença entre a energia potencial elástica é gravitacional?

A energia presente nos corpos dando a eles a capacidade de realizar trabalho é chamada de Energia Potencial.

Quando está relacionada aos trabalhos da força peso, a energia armazenada nos corpos é chamada Energia Potencial Gravitacional e quando está associada a uma força elástica é Energia Potencial Elástica.

A unidade de medida da Energia Potencial é Joule (J).

Energia Potencial Gravitacional

É a energia que um objeto possui devido à sua posição em um campo gravitacional, medida pelo trabalho realizado pelo seu peso para ir de uma posição (mais elevada) à outra (mais abaixo).

Fórmula da energia potencial gravitacional

Onde,
é a energia potencial gravitacional (J);
m é a massa do corpo (kg)
g é a aceleração da gravidade (m/s²)
h é a altura em relação ao solo ou outro referencial (m)

Qual a diferença entre a energia potencial elástica é gravitacional?
O objeto de massa m se desloca a uma altura h, indo da posição B para A.

Assim, é necessário usar uma força para elevar um objeto até uma determinada altura, nesse ponto mais alto o objeto tem maior energia potencial. Quando o objeto desce libera sua energia, que será convertida em energia cinética.

Portanto, a energia potencial gravitacional do objeto está associada com a sua posição (altura relativa a um ponto de referência), com a sua massa e com a força da gravidade.

Considerando que a força exigida para elevar um objeto é igual ao seu peso, a energia potencial gravitacional é igual ao seu peso (m x g) multiplicado pela altura h a que foi elevado.

A força da gravidade varia com a altura, na superfície da Terra a diferença é muito pequena, assim considera-se a aceleração da gravidade como uma constante, de 9,8m/s2, em qualquer parte.

Leia para saber mais sobre Energia Potencial Gravitacional.

Exemplo de energia potencial gravitacional
Um objeto de 2kg é lançado da janela de um prédio de 10 m. Considerando a aceleração da gravidade local g=10m/s2. Qual é a Energia Potencial Gravitacional do objeto?

Resolução
A energia potencial gravitacional (Epg) está relacionada com o peso do objeto (massa x gravidade) e a altura do seu deslocamento. Então, calculamos a Epg usando os valores do enunciado.

Com m = 2kg, g = 10m/s² e h = 10m.

Resposta
A Energia Potencial Gravitacional do objeto é igual a 200 Joules.

Energia Potencial Elástica

Um corpo elástico é aquele que sofre uma deformação, produzida por uma força externa, passando de uma posição A (não deformado) para uma posição B (deformado) e recupera sua forma e tamanho original, voltando a posição inicial.

Fórmula da energia potencial elástica

Onde,
é a energia potencial elástica (J)
K é a constante elástica (N/m)
x é a deformação (m)

Qual a diferença entre a energia potencial elástica é gravitacional?
Para lançar a flecha (corpo de massa m), o elástico do arco sofre uma deformação (medida por x) passando da posição de equilíbrio A para B.

Portanto, a posição de equilíbrio corresponde à posição onde o elástico ou a mola não está nem comprimida, nem esticada, é a sua posição natural.

A Energia Potencial Elástica está relacionada com o trabalho realizado pela força elástica do corpo para ir da posição deformada B para a posição inicial A.

Exemplo de energia potencial elástica
Uma mola de constante K =5000 N/m é comprimida por uma distância de 10 cm. Qual é a energia potencial elástica nela armazenada?

Resolução
A energia potencial elástica depende apenas da constante elástica da mola k e de sua deformação x. Então, calculamos a energia potencial usando os valores do enunciado.

Com K=5000 N/m e x= 10cm ⇒ 0,1m

Resposta
A Energia Potencial armazenada na mola é igual a 25 joules.

Quer saber mais? Leia também os artigos:

  • Energia
  • Energia Mecânica
  • Energia Potencial Elástica
  • Energia cinética
  • Lei de Hooke
  • Força Elástica
  • Trabalho na Física

Exercícios sobre energia potencial

Exercício 1

(Marinha 2021) Um guindaste do Arsenal de Marinha do Rio de Janeiro (AMRJ) suspende um objeto de 200Kg a uma altura de 5m acima do nível do mar. Desprezando as dimensões do objeto e adotando o valor da aceleração da gravidade local igual a 10 m/s², calcule a energia potencial do objeto em relação ao nível do mar, e marque a opção correta.

a) 2KJ
b) 4KJ
c) 6KJ
d) 8KJ
e) 10KJ

Ver Resposta

Resposta correta: e) 10KJ

Dados
m = 200Kg
h = 5m
g = 10m/s²

A energia potencial gravitacional é calculada pela fórmula:

Substituindo os valores:

Exercício 2

(VUNESP 2017) Uma minicama elástica é constituída por uma superfície elástica presa a um aro lateral por 32 molas idênticas, como mostra a figura. Quando uma pessoa salta sobre esta minicama, transfere para ela uma quantidade de energia que é absorvida pela superfície elástica e pelas molas.

Considere que, ao saltar sobre uma dessas minicamas, uma pessoa transfira para ela uma quantidade de energia igual a 160 J, que 45% dessa energia seja distribuída igualmente entre as 32 molas e que cada uma delas se distenda 3,0 mm. Nessa situação, a constante elástica de cada mola, em N/m, vale

Ver Resposta

Resposta correta: .

Dados
32 molas
Energia absorvida 160J
Energia absorvida apenas pelas molas 45% de 160J
Distensão de cada mola de 3,0 mm = 0,003 m = .

Objetivo
Determinar K das molas.

Passo 1: energia absorvida por cada mola.

45% de 160J

72J distribuídos para 32 molas significa que cada mola absorverá 2,25J.

Passo 2: determinar a constante K de cada mola.

A energia potencial elástica se relaciona com a constante elástica através da relação:

Isolando K, temos:

Substituindo os dados:

Pratique mais com exercícios sobre energia potencial e cinética.

Qual a diferença entre a energia potencial elástica é gravitacional?

Professor de Matemática licenciado e pós-graduado em Ensino da Matemática e Física (Fundamental II e Médio), com formação em Magistério (Fundamental I). Engenheiro Mecânico pela UERJ, produtor e revisor de conteúdos educacionais.

Qual a diferença entre energia potencial elástica e gravitacional?

A energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica são formas de energia potencial bem distintas. Enquanto a energia potencial gravitacional é a energia relacionada à variação de altura, a energia potencial elástica está relacionada às molas e sua ação sobre os corpos.

O que é diferença de potencial gravitacional?

Então, a diferença de potencial gravitacional nada mais é do que a energia potencial gravitacional por unidade de massa, adquirida pelo corpo, quando ele é deslocado entre os dois pontos do campo e é independente da trajetória.

Qual a diferença entre força elástica e energia elástica?

Quando aplicamos força em corpos elásticos, eles se deformam, passando a estocar energia potencial elástica. Caso cesse a força, a energia potencial elástica será convertida em energia cinética. Nesse caso, dizemos que houve realização de trabalho pela força elástica.

Por que as energias elástica e gravitacional são chamadas de energia potencial?

A energia presente nos corpos dando a eles a capacidade de realizar trabalho é chamada de Energia Potencial. Quando está relacionada aos trabalhos da força peso, a energia armazenada nos corpos é chamada Energia Potencial Gravitacional e quando está associada a uma força elástica é Energia Potencial Elástica.