Energia potencial gravítica

A energia potencial (PE) é a energia armazenada num objecto. Esta energia tem o potencial para movimentar. A gravidade dá PE a qualquer objecto. Esta resulta da força da gravidade. A constante gravitacional, g, é a aceleração de um objecto devido à gravidade.

Esta aceleração é de cerca de 9.8 metros por segundo na Terra. A fórmula para a PE devido à gravidade é PE = mgh.

Conforme o objecto se aproxima do chão, a sua energia potencial diminui enquanto a sua energia cinética aumenta. A diferença na energia potencial é igual à diferença na energia cinética. Após um segundo, se a energia potencial de um objecto descer dez unidades, então a energia cinética aumentou dez unidades. A unidade desta energia é o Joules.

Fórmula da Energia Potencial

W= Fd kg m/s2 metros – O esforço é igual à força a multiplicar pela distância

F = ma kg m/s2 – Força igual à massa a multiplicar pela aceleração

a = g m/s2 – g corresponde à aceleração

F = mg kg m/s2 metros – Significa que o esforço é igual à massa a multiplicar por g a multiplicar pela distância

d = h metros – Distância igual à altura

W = mgh kg m/s2 metros – Esforço igual à massa vezes g vezes altura

W = PE – O que significa que a é a quantidade de esforço que um objecto pode produzir.

Exemplo de aplicação da formula:

PE = mgh

PE = (20 kg)(9.8 m/s2)(10 m)

PE = (20 kg) (98 m2/s2)

PE = 1960 kg m2/s2 ou 1960 joules

Este bloco consegue produzir 1960 joules de esforço

Inicie uma Discussão

Pegue num elástico.

Estique o elástico.

Pergunte aos estudantes se tem energia.

Largue o elástico.

Explique aos estudantes que o elástico possui energia. Esta energia tornou-se cinética quando o elástico foi solto.

Explique que esta é energia armazenada num objecto e que tem o potencial para se tornar energia cinética.

Diga aos estudantes que a gravidade faz com que os objectos acima do chão tenham esta energia. Se o objecto se manter no ar, tem potencial para cair.

Explique aos estudantes que existem três requisitos para calcular a PE causada pela gravidade num objecto.

Diga-lhes que a primeira é a distância do objecto em relação ao chão, a segunda é a massa do objecto e a última é a quantidade de aceleração gravitacional.

Explique que a aceleração gravitacional é uma constante, e que na Terra é de 9.80655 metros por segundo.

Pegue num objecto que possa deixar cair.

Levante-o no ar.

Diga aos estudantes que o objecto tem agora PE devido à gravidade.

Largue o objecto.

Explique aos estudantes a energia cinética.

Agora, faça com que eles utilizem o seu próprio modelo na seguinte demonstração:

Coloque dois objectos na plataforma do modelo e um na ponta da alavanca.

Deslize os objectos pelo fio até à alavanca.

Agora levante o outro objecto e deixe-o percorrer o caminho de fio de cobre.

Explique que os dois objectos tinham PE enquanto estavam no topo da plataforma e quanto saltaram transformaram-na em energia cinética. Esta energia cinética transferida para o outro lado levantou o outro objecto.

Diga aos estudantes que os objectos possuem esta energia sempre que estejam em posição de cair.

Explique que esta energia costuma ser calculada segundo a altura a que o objecto pode elevar-se impulsionado pela alavanca.

Diga-lhes que a mudança na PE é igual ao oposto da mudança na energia cinética. Por exemplo, se uma bola perde dez unidades de energia potencial ganha dez unidades de energia cinética.

Explique que se a PE ficar a zero então a energia cinética fica igual ao total da PE antes do movimento.

Diga aos seus estudantes que os problemas de energia potencial devem sempre conter as unidades.

Exercício de Energia Potencial

“O Ricardo quer saber quanta PE o seu gato tem quando sobe ao topo da árvore perto da sua casa. A árvore tem 15 metros de altura e o gato tem uma massa de 5 quilogramas. Quanta energia potencial tem o gato?”

Dê aos estudantes alguns minutos para resolver o problema.