A energia potencial é a energia que um corpo possui devido à posição que ele ocupa em relação a um dado nível de referência. Vamos considerar aqui dois tipos de energia potencial: a energia potencial gravitacional e a energia potencial elástica. Também vamos considera a energia ciética e mecânica.
A unidade da energia, no sistema internacional, é medida em Joule (J), em homenagem ao cientista inglês James Prescott Joule (1818-1889).
James Prescott Joule foi um físico britânico. Nasceu em 1818 e morreu, aos 71 anos, em 1889. Nesse tempo, teve contato com alguns grandes nomes da ciência, dos quais se destaca John Dalton.
Contribuições: A partir de vários experimentos relacionados com o estudo do calor, Joule determinou a relação entre trabalho mecânico e calor, mostrando que a energia gasta na realização de uma atividade pode ser convertida em calor. Essa relação foi determinante para a formulação da Primeira Lei da Termodinâmica, lei que impulsionou os estudos referentes às máquinas térmicas, equipamentos que contribuíram para a Revolução Industrial.
Energia potencial gravitacional
Considere um corpo de massa m situado a uma altura h, em relação ao solo, num local em que a aceleração da gravidade é g.
A Energia Potencial Gravitacional (EPG) é a energia armazenada em um corpo devido à sua altura em um campo gravitacional, essa energia potencial pode ser convertida em energia cinética quando o corpo cai, sendo fundamental na física para entender o movimento e a conservação de energia.
Calculada pela fórmula EPG = m ⋅ g ⋅ h [massa (kg) x gravidade (9,8 m/s²) x altura (m) é medida em (Kg.m²/s²) que recebe o nome de Joules (J) no Sistema Internacional.
Exercício 1: Uma bolinha de massa 0,2 kg encontra-se no interior de um apartamento sobre uma mesa de 0,8 m de altura. O piso do apartamento encontra-se a 10 m do nível da rua. Considere g = 10 m/s2. Calcule a energia potencial gravitacional da bolinha:
a) em relação ao piso do apartamento;
b) em relação ao nível da rua.
Resolução:
a) EP = m.g.h => EP = 0,2.10.0,8 => EP = 1,6 J
b) EP = m.g.H => EP = 0,2.10.10,8 => EP = 21,6 J
Força e Energia potencial elástica
Força Elástica é calculada por: Fel = k . x (Lei de Hooke). Esta fórmula é usada para calcular a força necessária para deformar uma mola. Também pode ser usada para calcular a constante elástica k ou a deformação x dadas outras variáveis. Exemplo: Fel = 100 N/m . 0,5 m = 50N.
Consideremos um corpo preso a uma mola não deformada, de constante elástica k. Deslocando-se o corpo de sua posição de equilíbrio, distendendo ou comprimindo a mola, produzindo uma deformação x, o sistema corpo-mola armazena energia potencial elástica, dada pelo trabalho da força elástica no deslocamento x (da posição deformada para a posição não deformada, que é o nível de referência): EP = k.x2/2 . Onde mede a "rigidez" do material (N/m). e X a distância que a mola foi esticada ou comprimida (metros). Também é medida em Joules (J).
Energia Potencial Elástica (EPE) é a energia armazenada em corpos elásticos (molas, elásticos, arcos) quando deformados (esticados, comprimidos, torcidos), capaz de retornar à forma original e realizar trabalho, convertendo-se em outras formas de energia, como cinética.
Exercício 2: Um bloco de massa m = 0,5 kg atinge uma mola com velocidade v = 4 m/s. Determine a deformação sofrida pela mola até o corpo parar. Despreze os atritos e considera a constante elástica da mola igual a 800 N/m.
Resolução: Conservação da energia mecânica: m. (v0)2/2 = k.x2/2 => 0,5.(4)2/2 = 800.(x)2/2 => x = 0,10 m = 10 cm .
Energia cinética
A energia que um corpo possui e que está associada a seu estado de movimento, chama-se energia cinética. Um corpo de massa m apresenta, em dado instante, uma velocidade v. Sua energia cinética Ec é dada por: Ec = m.v2/2 .
Qualquer corpo em movimento é capaz de realizar trabalho, portanto, possui energia, que neste caso é chamada de cinética. Teorema da energia cinética (TEC): A variação da energia cinética de um corpo entre dois instantes quaisquer é dada pelo trabalho da resultante das forças que atuam sobre esse corpo, neste intervalo de tempo.
Resolução: Ec = m.v2/2 => Ec = 800.(20)2/2 => Ec = 1,6.105 J.
Energia Mecânica
A soma da energia cinética EC de um corpo com sua energia potencial EP , recebe o nome de Energia mecânica: Emec = EC + EP.
A energia mecânica é a energia associada com o movimento e a posição que um corpo ocupa no espaço, e está relacionada com a capacidade desse corpo realizar trabalho.
Numericamente, ela corresponde à soma da energia cinética do corpo (Ec) com a energia potencial, que pode ser elástica (Epe) ou gravitacional (Epg).
Vale lembrar que, de acordo com o SI (Sistema Internacional), a unidade de medida da energia mecânica é o Joule (J).
Resolução: Primeiramente, converteremos a velocidade de km/h para m/s: v = 720/3,6 = 200 m/s.
Depois, calcularemos a massa por meio da fórmula da energia mecânica: Em = Ec + Ep.
Em = m.v2/2 + m.g.h => Em = m . (v2/2 + g.h) => m = Em / (v2/2 + g.h) =>
m = 70,0 x 106 / (2002/2 + 10 . 3000) => m = 70,0 x 106 / (40.000/2 + 30.000) => m = 70,0 x 106 / 50.000) => m = 1400 kg.
Conservação da energia mecânica
Sob ação de um sistema de forças conservativas ou de forças que realizam trabalho nulo, pode haver conversão entre as energias cinética e potencial, mas a energia mecânica permanece constante. É o princípio da Conservação da Energia Mecânica: Emec = EC + EP = constante .
© Direitos de autor. 2026: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 02/01/2026
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