A energia potencial gravitacional e elástica é importante para a compreensão de eventos que ocorrem no nosso dia a dia, como por exemplo, a suspensão de um carro e a força gravitacional aplicada em cada corpo. Faça os exercícios sobre energia potencial gravitacional e elástica para compreender toda a matéria.
Você sabe o que é energia potencial gravitacional e elástica? O Beduka preparou esse artigo para você entender melhor esse tema de física e se preparar para o ENEM e outros vestibulares. Você também pode testar os seus conhecimentos sobre física e diversas matérias no nosso Simulado ENEM.
Antes de responder os exercícios sobre energia potencial gravitacional e elástica, leia o resumo completo da matéria.
Energia Potencial
A energia potencial é aquela que pode ser armazenada em um sistema físico, além de possuir a capacidade de se transformar em uma energia cinética, a partir da perda de energia potencial.
O mesmo ocorre na energia cinética, quanto mais ela perde essa energia mais ela se transforma em energia potencial.
Vamos entender sobre dois tipos de energia potencial:
- Energia Potencial Gravitacional;
- Energia Potencial Elástica.
Energia Potencial Gravitacional
A energia potencial gravitacional é aquela energia presente nos corpos a partir da atração gravitacional da Terra. Por isso a energia potencial gravitacional está ligada diretamente com a posição do corpo em relação a um nível referencial.
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Essa energia é representada por Epg, sendo a sua fórmula:
- m: massa do corpo (kg);
- g: aceleração da gravidade local (m/s²);
- h: distância do corpo em relação ao nível de referência (m)
As unidades acima foram definidas a partir do Sistema Internacional (SI). O
Epg é representado pela unidade de joule (J), que é dada a partir da multiplicação das unidades kg.m/s².m.
A energia potencial gravitacional é diretamente relacionada com a massa de um corpo e sua altura, então quanto maior é a massa e a altura maior será a energia.
Energia Potencial Elástica
A energia potencial elástica é aquela presente em corpos elásticos, ou seja, são aqueles corpos que possuem a capacidade de voltar para o seu formato original caso sofra alguma mudança ou deformação.
A constante elástica do corpo e o tamanho da deformação realizada são ligadas diretamente com a energia elástica.
A deformação nos corpos elásticos ocorre quando há uma força aplicada sobre eles, assim que essa força é recebida ela é guardada em forma de energia potencial elástica.
Após a força aplicada acabar, a energia estocada será convertida em energia cinética.
A mola e o látex são alguns tipos de corpos elásticos que são encontrados facilmente em nosso cotidiano.
A mola pode ser encontrada em colchões de mola, amortecedores de veículos, algumas canetas, etc. Já o látex pode ser encontrado em determinadas bolas, trampolim, borrachas, etc.
A fórmula utilizada para calcular a energia potencial elástica é:
- Ep: Energia potencial elástica (J – Joules)
- k: Constante elástica (N/m)
- x: Deformação do objeto (m)
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Agora responda os exercícios sobre energia potencial gravitacional e elástica para testar seus conhecimentos!
Exercícios sobre Energia Potencial Gravitacional
1 – (UCB) – Determinado atleta usa 25% da energia cinética obtida na corrida para realizar um salto em altura sem vara. Se ele atingiu a velocidade de 10 m/s, considerando g = 10 m/s2, a altura atingida em razão da conversão de energia cinética em potencial gravitacional é a seguinte:
a) 1,12 m.
b) 1,25 m.
c) 2,5 m.
d) 3,75 m.
e) 5 m.
2 – (Anhembi Morumbi SP) – Considere um ônibus espacial, de massa aproximada 1,0 105 kg, que, dois minutos após ser lançado, atingiu a velocidade de 1,34 103 m/s e a altura de 4,5.104 m. Sabendo que a aceleração gravitacional terrestre vale 10 m/s2 , é correto afirmar que, naquele momento, as energias cinética e potencial, aproximadas, em joules, desse ônibus espacial, em relação ao solo, eram, respectivamente,
a) 3,0.1010 e 9,0.1010
b) 9,0.1010 e 4,5.1010
c) 9,0.1010 e 3,0.1010
d) 3,0.1010 e 4,5.1010
e) 4,5.1010 e 3,0.1010
3 – (UEL PR) – “Em média, as grandes usinas geradoras brasileiras precisam de 2180 litros de água para gerar 1MW. A usina hidrelétrica de Três Marias tem 396 MW de potência instalada. Para gerar 1MW ela precisa que 2325 litros passem por suas turbinas. Quando 920 mil litros passam pelas suas turbinas, ela gera 396 MW, que é sua potência instalada. Qualquer quantidade superior de água não gerará mais energia, pois o máximo que a hidrelétrica pode produzir é 396MW.”
(Matéria publicada na Folha de São Paulo do dia 22 de abril de 2001, página B4)
Como se explica a geração de eletricidade em uma usina hidrelétrica?
a) A água gira as escovas da turbina e, por atrito, é gerada uma grande concentração de cargas elétricas de mesmo sinal. A eletricidade estática depois é transportada com ajuda de transformadores, que mudam o tipo de eletricidade para uso doméstico.
b) A força gravitacional da queda de água se transforma na força elétrica, que é transportada por linhas de transmissão e transformada em energia elétrica nos centros de consumo.
c) O gerador da usina hidrelétrica é composto de eletroímãs e de fios enrolados como em um motor elétrico. A água, movimentando a turbina, faz girar o conjunto de eletroímãs, variando o fluxo do campo magnético através dos fios enrolados. A variação do fluxo magnético induz uma força eletromotriz.
d) A água é levemente iônica, e esta propriedade é usada para gerar eletricidade estática, que depois é transformada no tipo de eletricidade para uso doméstico.
e) A água desde para as turbinas e, por diferença de pressão, produz uma força elétrica nos fios que compõem o gerador, produzindo a corrente elétrica que é transportada por linhas de alta tensão até os centros de consumo.
4 – (FUVEST – SP- adaptada) – No rótulo de uma lata de leite em pó lê-se “valor energético: 1509kj por 100g (361kcal)”. Se toda energia armazenada em uma lata contendo 400g de leite fosse utilizada para levantar um objeto de 10kg, a altura máxima atingida seria de aproximadamente (g = 10m/s²)
a) h = 50,37km
b) h = 71,36km
c) h = 61,37km
d) h = 60,36km
e) h = 70,36km
5 – (UEG) – Em um experimento que valida a conservação da energia mecânica, um objeto de 4,0 kg colide horizontalmente com uma mola relaxada, de constante elástica de 100 N/m. Esse choque a comprime 1,6 cm. Qual é a velocidade, em m/s, desse objeto antes de se chocar com a mola?
a) 0,02
b) 0,40
c) 0,08
d) 0,13
Respostas dos Exercícios sobre Energia Potencial
Exercício resolvido da questão 1 –
b) 1,25 m.
Exercício resolvido da questão 2 –
b) 9,0.1010 e 4,5.1010
Exercício resolvido da questão 3 –
c) O gerador da usina hidrelétrica é composto de eletroímãs e de fios enrolados como em um motor elétrico. A água, movimentando a turbina, faz girar o conjunto de eletroímãs, variando o fluxo do campo magnético através dos fios enrolados. A variação do fluxo magnético induz uma força eletromotriz.
Exercício resolvido da questão 4 –
d) h = 60,36km
Exercício resolvido da questão 5 –
c) 0,08
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