Energia Potencial Gravitacional vs Energia Potencial Elástica
A energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica são duas grandezas importantes discutidas na mecânica. Este artigo tentará comparar e contrastar quais são suas definições, suas semelhanças e diferenças.
O que é Energia Potencial Gravitacional?
Para entender a energia potencial gravitacional, é necessário conhecimento prévio em campos gravitacionais. A gravidade é a força que ocorre devido a qualquer massa. A massa é a condição necessária e suficiente para a gravidade. Existe um campo gravitacional definido em torno de qualquer massa. Tome as massas m1 e m2 colocadas a uma distância r uma da outra. A força gravitacional entre essas duas massas é G.m1.m2/r2, onde G é a constante gravitacional universal. Como as massas negativas não estão presentes, a força gravitacional é sempre atrativa. Não há forças gravitacionais repulsivas. Deve-se notar que as forças gravitacionais também são mútuas. Isso significa que a força que m1 exerce em m2 é igual e oposta à força que m2 está exercendo em m1. O potencial gravitacional em um ponto é definido como a quantidade de trabalho realizado sobre uma unidade de massa ao trazê-la do infinito até o ponto dado. Como o potencial gravitacional no infinito é zero e a quantidade de trabalho a ser realizada é negativa, o potencial gravitacional é sempre negativo. A energia potencial gravitacional de um objeto é definida como o trabalho realizado sobre o objeto quando o objeto é levado do infinito até o referido ponto. Isso também é igual ao produto do potencial gravitacional e a massa do objeto. Como a massa do objeto é sempre positiva e o potencial gravitacional de qualquer ponto é negativo, a energia potencial gravitacional de qualquer objeto também é negativa.
O que é energia potencial elástica?
Elasticidade é uma propriedade muito útil da matéria. É a capacidade dos materiais de retornar à sua forma original após a remoção das forças externas. Observa-se que a força necessária para manter uma haste elástica esticada é proporcional ao comprimento esticado da haste. A constante de proporcionalidade é conhecida como constante da mola e é denotada usando k. Isso nos dá a equação F=-kx. O sinal de menos representa o sentido inverso de x para a força. A energia potencial elástica é a quantidade de trabalho necessária para esticar o objeto elástico por um determinado comprimento x. Como a força aplicada F(x)=kx, o trabalho realizado é igual à integração de F(x) de zero a x, em relação a dx, que é igual a kx2 /2. Portanto, a energia potencial é kx2/2. Deve-se notar que a energia potencial de qualquer objeto preso à extremidade da haste não depende da massa do objeto, mas apenas da constante elástica e do comprimento estirado.
Qual é a diferença entre energia potencial gravitacional e elástica?
• A energia potencial gravitacional é sempre negativa enquanto a energia potencial elástica é sempre positiva.
• A energia potencial gravitacional depende da massa do objeto, mas a energia potencial elástica não depende da massa.
