Energia potencial, cinética e mecânica para o Enem 2020

O assunto da nossa postagem de hoje será a física! De maneira específica, vamos estudar sobre um conteúdo muito importante para esta área, que são os tipos de energia: potencial (gravitacional, elétrica e elástica), cinética e mecânica. Os tipos de energia merecem destaque uma vez que são cobrados de maneira recorrente no Enem e demais vestibulares. Além disso, será apresentada também uma questão exemplo, retratando como este conteúdo é cobrado nas provas do Enem.

Tipos de energia

Antes de prosseguirmos, devemos alertar que para as situações descritas abaixo, não consideraremos as forças dissipativas (como o atrito, por exemplo). Desta maneira, a energia mecânica do sistema será conservada. Ocorrerá uma conversão entre energias potencial e cinética, mas a mecânica será sempre conservada. Assim:

Compreendida a energia mecânica, vamos avaliar cada tipo de energia que está presente na situação.

Energia cinética

A energia cinética de um sistema é aquela que está relacionada com o seu movimento. Deste modo, a energia cinética de um corpo é dependente da sua velocidade e, consequentemente, corpos parados não apresentam energia cinética! A energia cinética de um corpo é calculada através da equação:

Onde m é a massa do corpo e v é a sua velocidade.

Energia potencial gravitacional

Antes de falarmos sobre a energia potencial gravitacional, como a energia mecânica será mantida, à medida que a energia potencial aumentar, a energia cinética irá diminuir, e vice-versa. Entendido isso, vejamos a energia potencial gravitacional.

A energia potencial gravitacional está ligada a ação da gravidade, como o nome sugere. Para que exista a força gravitacional, é necessário que o corpo esteja à uma altura do chão. A energia gravitacional é dada pela equação:

Onde m é a massa do corpo, g é a aceleração da gravidade e h é a altura do objeto em relação ao chão.

Energia potencial elétrica

As cargas elétricas também são fontes de energia potencial. A energia potencial elétrica é calculada pela equação a seguir:

Onde k é a constante eletrostática, Q e q são as cargas elétricas do sistema e d é a distância entre as cargas.

Energia potencial elástica

A energia potencial elástica é aquela ligada à elasticidade da mola. Por exemplo, ao esticar uma mola, ela adquire “potência” para entrar em movimento. A energia potencial elástica é dada pelada equação:

Onde k é a constante elástica do material e x é a deformação sofrida pelo material (o quanto a mola esticou ou contraiu).

Questão do Enem

A questão a seguir foi retirada da prova de 2018 do Enem.

Um projetista deseja construir um brinquedo que lança um pequeno cubo ao longo de um trilho horizontal, e o dispositivo precisa oferecer a opção de mudar a velocidade de lançamento. Para isso, ele utiliza uma mola e um trilho onde o atrito pode ser desprezado, conforme a figura.

Para que a velocidade de lançamento do cubo seja aumentada quatro vezes, o projetista deve”

a) manter a mesma mola e aumentar duas vezes a sua deformação.

b) manter a mesma mola e aumentar quatro vezes a sua deformação.

c) manter a mesma mola e aumentar dezesseis vezes a sua deformação.

d) trocar a mola por outra de constante elástica duas vezes maior e manter sua deformação.

e) trocar a mola por outra de constante elástica quatro vezes maior e manter a deformação.

Resposta: Alternativa b!

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