Capítulo 02. Energia

À medida que o corpo se desloca, a deformação da mola diminui, o que acarreta uma diminuição da intensidade da força elástica. Após a mola ficar indeformada, o carrinho perderá contato com ela e, portanto, não sofrerá mais a ação da mola (F = 0).

O gráfico a seguir relata essa decadência da intensidade da força elástica, em função da distância (d) percorrida pelo carrinho.

Nesse impulso, o trabalho total realizado pela força elástica pode ser obtido pela área do triângulo sob o gráfico.

A expressão anterior define o trabalho motor da força elástica sobre um corpo, até que a mola fique relaxada, esteja ela inicialmente comprimida ou tracionada.

Entretanto, se a mola estiver inicialmente relaxada e for comprimida ou tracionada por um corpo, a força elástica atuará em oposição à sua deformação (x), realizando um trabalho resistente dado, analoga-mente, por:

4. Energia Potencial Elástica

Quando uma mola deformada (comprimida ou tracionada) executa trabalho positivo sobre um corpo, isso representa a quantidade de energia que ela transfere ao corpo. Logo, toda mola deformada armazena uma energia, transferível via trabalho da força elástica, a qual denominamos energia potencial elástica (Epe). Sua medida é prevista pelo trabalho total que a força elástica pode realizar até a mola relaxar, ou pelo trabalho que se executa quando se deforma uma mola inicialmente relaxada. Isto é:

Repare que tal energia potencial nunca será negativa, pois k > 0 e x2 0.

No Sistema Internacional de unidades:

constante elástica (k) N/m

deformação (x) m

energia (Epe) J

Exercícios Resolvidos

01. Um bloco encontra-se em repouso sobre uma plataforma horizontal e preso, como mostra a figura, a uma mola de massa desprezível e indeformada, cuja constante elástica vale 50 N/m. Quando a plataforma é puxada rapidamente para baixo, o bloco cai e estica a mola. Sabendo-se que o bloco desce 1,0 m até parar, qual o trabalho realizado pela força elástica sobre ele na descida?

Resolução

A altura que o bloco irá descer corresponde à deformação máxima que será imposta à mola, ou seja:
x = H = 1,0 m. Como a força elástica traciona o bloco contra a sua descida, seu trabalho é resistente e dado por:



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  Capítulo 02. Energia 16