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Calculadora de Energia Potencial Elástica

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Definição de energia potencial elásticaEquação de energia potencial da molaComo calcular a energia potencial de uma mola?Perguntas frequentes

Com a calculadora de energia potencial elástica da Omni, você pode determinar facilmente a energia potencial de uma mola quando esticada ou comprimida. Continue lendo para entender melhor esse conceito, incluindo uma definição de energia potencial elástica e um exemplo de cálculo. Certifique-se de conferir também nossa calculadora de energia potencial!

Definição de energia potencial elástica

Imagine uma mola helicoidal simples. Você pode comprimi-la ou esticá-la (até certo ponto, é claro). Para fazer isso, no entanto, você precisa realizar algum trabalho, ou, em outras palavras, fornecer alguma energia. Essa energia é então armazenada na mola e liberada quando ela volta ao seu estado de equilíbrio (a forma e o comprimento iniciais). Lembre-se de que a energia potencial elástica é sempre positiva.

Por que exatamente isso é chamado de energia potencial? Você pode pensar da seguinte forma: a mola não gasta a energia de uma só vez (ao contrário da energia que descrevemos na calculadora de energia cinética), mas tem o potencial para fazer isso.

Não se esqueça de que você não pode comprimir ou esticar uma mola até o infinito e esperar que ela retorne à sua forma original. Depois que você atingir o limite de elasticidade, ela será deformada permanentemente.

Equação de energia potencial da mola

Na nossa calculadora de energia potencial elástica, você usa a seguinte fórmula:

U=12kΔx2U = \frac{1}{2} k \cdot \Delta x^2

onde:

  • kk: constante elástica da mola. É uma constante de proporcionalidade que descreve a relação entre a tensão (deformação) na mola e a força que a causa. No entanto, no caso de forças de rotação, a rigidez rotacional é de interesse, você pode encontrar mais detalhes sobre este conceito na calculadora de rigidez rotacional 🇺🇸 da Omni. O valor da constante elástica da mola é sempre real e positivo. As unidades são newtons por metro;
  • Δx\Delta x: deformação (estiramento ou compressão) da mola, expressa em metros; e
  • UU: energia potencial elástica em Joules.

Experimente também a nossa calculadora da lei de Hooke 🇺🇸 se quiser calcular a força sobre a mola quando esta é comprimida ou esticada.

Como calcular a energia potencial de uma mola?

Siga os passos a seguir para encontrar facilmente a energia potencial:

  1. Determine a constante elástica da mola kk. Podemos supor uma mola de k=80 N/mk = 80 \ \mathrm{N/m}.
  2. Decida o quanto você deseja esticar ou comprimir a mola. Digamos que você queira comprimi-la em x=0,15 mx = 0{,}15 \ \mathrm m. Observe que o comprimento inicial da mola não é essencial aqui.
  3. Substitua esses valores na fórmula de energia potencial da mola: U=12kΔx2U = \frac{1}{2} k \cdot \Delta x^2.
  4. Calcule a energia. Em nosso exemplo, ela será igual a U=0,5800,152=0,9 JU = 0{,}5 \cdot 80 \cdot 0{,}15^2 = 0{,}9 \ \mathrm J.
  5. Você também pode digitar os valores diretamente na calculadora de energia potencial elástica e economizar seu tempo :)

A energia potencial está intrinsecamente relacionada ao trabalho. Ambas as quantidades físicas têm as mesmas unidades. Aprenda ainda mais acessando a nossa calculadora de trabalho.

Perguntas frequentes

Como estimar a energia potencial elástica armazenada em um fio esticado?

A energia potencial elástica armazenada em um fio esticado é a metade do produto da força de estiramento (F) e do alongamento (Δx):

  • U = (1/2) F⋅Δx

Por que a energia potencial elástica é sempre positiva?

A compressão ou o alongamento de qualquer mola envolve o armazenamento da energia fornecida na forma de energia potencial. Portanto, isso resulta em um aumento na energia potencial elástica.

Qual é a fórmula da energia potencial elástica por unidade de volume?

Se uma força, F, esticar um fio de comprimento x e área de seção transversal A até um alongamento de Δx, a energia potencial elástica por unidade de volume será:

  • u = (1/2) ⋅ (F/A) ⋅ (Δx/x)

Aqui, (F/A) é a tensão e (Δx/x) é a deformação. Assim, podemos dizer que

  • u = (1/2) ⋅ tensão ⋅ deformação

A energia potencial elástica depende da massa?

Não, a energia potencial elástica se deve à deformação da forma de um objeto e, portanto, não depende da massa do objeto.

Qual é o alongamento de uma corda com uma constante elástica de 15 N/m, se a energia potencial for 98J?

O alongamento de uma corda esticada com uma constante elástica k e uma energia potencial elástica, de 98 J é:

  • Δx = √(2 ⋅ U / k)

Assim, a corda dada tem um alongamento de:
√(2 ⋅ 98 J/ 15 Nm-1) = 3,6 m.

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