O que é energia potencial gravitacional? Como calculá-la? Aprenda mais sobre energia nesta aula de Física para o Enem!
Nessa aula você irá aprender a importância da altura em relação à quantidade de energia potencial gravitacional de um corpo.
Veja como calcular a Energia potencial gravitacional e qual sua relação com a energia cinética. Fique com a gente e revise tudo o que você precisa saber sobre o assunto para arrebentar em Física no Enem e nos vestibulares!
O que é energia potencial gravitacional
A Terra pode exercer força de atração sobre um corpo posicionado a uma altura relativamente próxima da superfície terrestre, movimentando-o graças à atração gravitacional. A energia associada a esse corpo é chamada energia potencial gravitacional.
Introdução à Energia Potencial Gravitacional
A primeira dica para você é esta aula de introdução com a professora Lia, que dá aulas de física no canal do Curso Enem Gratuito. Veja o conceito, as aplicações, e os cálculos que você precisa para gabaritar nas provas:
Como funciona a Energia Gravitacional?
Para entender como essa energia funciona, vamos considerar um corpo de massa m, a altura h do solo, sob ação da força peso P. Veja no esquema abaixo:A energia potencial do corpo m é igual ao trabalho que a força peso faz no deslocamento h. Sendo assim, matematicamente temos:
- T = F.∆s
- T = P. h
- T = m.g.h
Sendo o trabalho igual a energia potencial gravitacional temos:
- T = Ep
- Ep = m.g.h
Assim como o Trabalho realizado por um corpo, a energia potencial também é medida em Joules (o mesmo que Newton.metro).
Características da energia potencial gravitacional
Fácil, não é mesmo? Mas, você não pode bobear e confundir as coisas. Por isso, fique atento(a) a algumas observações a respeito dessa nova expressão. A energia potencial gravitacional:
- Mede energia armazenada, que eventualmente pode ser convertida em outro tipo de energia. Se o corpo for abandonado de certa altura, a energia potencial será convertida em energia cinética, uma vez que a queda é um movimento. É importante ter em mente que diferentes tipos de energia podem se converter em outros tipos;
- Depende da adoção de uma posição de referência. Por exemplo, se um prato estiver em uma prateleira de um armário, podemos adotar como nível de referência a altura dessa prateleira em relação ao solo. Lembre-se que no solo a energia é nula;
- Pode admitir valores negativos. No exemplo acima, se o corpo estivesse no fundo de um poço e adotando o nível do solo como referência, o trabalho da força peso seria negativo assim como a energia potencial associada e ele;
- O cálculo da energia potencial não é tão importante quanto sua variação, pois é essa variação que leva à transformação desse tipo de energia em outra.
Aplicação da energia potencial gravitacional
Onde poderíamos aplicar esse tipo de energia? A tirolesa é um exemplo de como a energia é transformada. Na tirolesa as pessoas sobem a determinada altura e se jogam presas a um cabo esticado entre dois pontos com alturas distintas.
Assim a energia potencial gravitacional das pessoas que se jogam converte-se em energia cinética. A medida que se deslocam nessa linha, a energia potencial diminui, pois elas estão ficando mais próximas do solo. Já a energia cinética aumenta, pois a velocidade também aumenta.
Para entender melhor, vejamos um exemplo numérico:
Um objeto de massa 200 gramas é solto do alto de um balão distante do solo 50m. Calcule a energia potencial gravitacional desse objeto utilizando para aceleração da gravidade 9,8 m/s²
- Resolução:
- Massa 200g = 0,2 kg
- g = 9,8 m/s²
- altura = 50m
- Aplicando os valores na fórmula temos:
- Ep = 0,2 . 9,8 . 50 = 98 J
Videoaula sobre a Força Peso
Veja agora com o professor Márcio Rossetto, do canaldo Curso Enem Gratuito, um resumo sobre o conceito, aplicações e os cálculos da Força Peso.
Exercícios sobre Energia Gravitacional
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Pergunta 1 de 10
1. Pergunta
(FAMEMA SP/2017)
A figura representa, em corte, parte de uma instalação utilizada para demonstrações de experimentos. Um corpo de dimensões desprezíveis escorrega pela superfície inclinada e atinge o ponto A com velocidade escalar igual a 10 m/s. Considere o atrito e a resistência do ar desprezíveis e g = 10 m/s².
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Pergunta 2 de 10
2. Pergunta
(IFRS/2017)
Salto com vara é um evento do atletismo em que os competidores utilizam uma vara longa e flexível para alcançar a maior altura possível. O saltador começa com energia cinética e potencial iguais a zero. Quando começa a correr, ele aumenta sua energia ___________________________. Então, ele finca a vara e começa o salto, trocando sua energia ___________________________ pela energia potencial gravitacional. Quando a vara se curva, absorve muito da energia cinética do atleta, como se comprimisse uma mola. Ele usa a energia ___________________________ armazenada na vara para elevar seu corpo sobre a barra. No alto de seu salto, ele converte grande parte de sua energia cinética em energia ___________________________.
A alternativa que completa corretamente e na sequência as lacunas é
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Pergunta 3 de 10
3. Pergunta
(UECE/2017)
Considere um carrinho que é livre para se deslocar sobre trilhos dispostos paralelos a um plano vertical. Ao longo da trajetória, há pontos de parada do carrinho que podem ser classificados como de equilíbrio estável (E) e instável (I). Sobre a energia potencial gravitacional na vizinhança dos pontos de equilíbrio estável, UE, e dos pontos de equilíbrio instável, UI, é correto afirmar que antes de um ponto de equilíbrio
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Pergunta 4 de 10
4. Pergunta
(UNCISAL AL/2017)
Estudo de Potência no Ciclismo
Para se falar de treino com potência, é bom entendermos de onde surgiu o melhor equipamento no auxílio da preparação de atletas de ciclismo. Medidores de potência para bicicletas foram inventados em 1986 quando um estudante de engenharia alemão chamado Uli Schoberer, amante de ciclismo, resolveu fazer seu trabalho final de faculdade adaptando medidores de potência a uma bicicleta de estrada. O resultado funcionou muito bem e, após a graduação, Uli começou a comercializar seu invento para alguns seletos ciclistas profissionais, tendo entre seus pioneiros o tricampeão do Tour de France Greg LeMond. Anteriormente, para se medir a potência em uma bicicleta, só em ergometros de laboratórios como Monark e Lodi. Não existia uma maneira de se medir a potência numa situação real, em campo.
[…]Para que serve um medidor de potência?
O medidor serve para avaliar e administrar o treinamento. Medindo diretamente a potência, é possível saber exatamente qual o real esforço que está sendo aplicado. A precisão dos dados faz com que você consiga fazer um melhor acompanhamento da sua performance. 200 W são 200 W, independentemente de qualquer outro fator externo. Sendo assim, sabendo a potência máxima que um atleta é capaz de sustentar durante uma hora, é possível fazer todo um planejamento com alta precisão.
Disponível em: <http://www.powercyclebrasil.com.br/estudo-de-potencia>.
Acesso em: 25 nov. 2016.Se um ciclista pilota sua bicicleta em uma pista plana e horizontal a uma velocidade constante e utiliza um medidor de potência, qual é o significado físico do valor da potência mostrada pelo aparelho num certo instante?
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Pergunta 5 de 10
5. Pergunta
(UDESC/2017)
Um elevador está descendo com velocidade constante, analise as proposições.
I. A força exercida pelo cabo sobre o elevador é constante.
II. A energia cinética do elevador é constante.
III. A aceleração do elevador é constante e diferente de zero.
IV. A energia mecânica do sistema Terra – elevador é constante.
V. E energia potencial gravitacional Terra – elevador é constante.Assinale a alternativa correta.
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Pergunta 6 de 10
6. Pergunta
(UNITAU SP/2017)
Um objeto, cujas dimensões são desprezíveis e cuja massa é de 100 g, foi lançado verticalmente para cima a uma velocidade de 20 m/s. Considere o módulo da aceleração gravitacional terrestre como 10 m/s². Sabendo-se que a altura máxima alcançada pelo objeto foi de 18 m, o percentual de energia dissipada pelo atrito no movimento de subida foi de
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Pergunta 7 de 10
7. Pergunta
(UFPR/2016)
Com relação aos conceitos relativos a energia, identifique as afirmativas a seguir como verdadeiras (V) ou falsas (F):
( ) Se um automóvel tem a sua velocidade dobrada, a sua energia cinética também dobra de valor.
( ) A energia potencial gravitacional de um objeto pode ser positiva, negativa ou zero, dependendo do nível tomado como referência.
( ) A soma das energias cinética e potencial de um sistema mecânico oscilatório é sempre constante.
( ) A energia cinética de uma partícula pode ser negativa se a velocidade tiver sinal negativo.Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.
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Pergunta 8 de 10
8. Pergunta
(UFSCar SP/2016)
Um homem manejou seu trator, descendo por uma estrada retilínea. Ele observou que, mesmo acionando os freios, o trator manteve constante sua velocidade durante o deslocamento. É correto afirmar que, entre os pontos inicial e final do deslocamento, a energia mecânica do trator
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Pergunta 9 de 10
9. Pergunta
(FIEB SP/2016)
Duas pequenas esferas polidas, uma de metal, a mais pesada, e outra de madeira, apresentam o mesmo volume. Ambas, ao serem abandonadas do repouso e de uma mesma altura h = 2 m, atingem o solo no mesmo instante. Isso ocorre porque
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Pergunta 10 de 10
10. Pergunta
(UECE/2016)
Considere um pêndulo de relógio de parede feito com um fio flexível, inextensível, de massa desprezível e com comprimento de 24,8 cm. Esse fio prende uma massa puntiforme e oscila com uma frequência próxima a 1 Hz. Considerando que a força de resistência do ar seja proporcional à velocidade dessa massa, é correto afirmar que
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Sobre o(a) autor(a):
Rodinei Pachani é mestre em Geofísica pela USP-SP, com licenciatura plena em matemática, possui pós-graduação em Gerência Financeira e especialização em Estatística Aplicada. Possui experiência de mais de 28 anos em sala de aula, tendo trabalhado com ensino médio, cursinhos e Faculdades. É autor do livro “Ciência ao alcance de todos” e possui um canal no YouTube onde realiza experimentos, explica conteúdos e resolve exercícios de física.