O que é energia mecânica?

A energia mecânica pode ser definida como a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Quando essa capacidade de realizar trabalho está relacionada com o movimento, ela é chamada de energia cinética. Porém, se a capacidade de realizar trabalho estiver relacionada com a posição de um corpo, ela é chamada de energia potencial.

Tópicos deste artigo

• 1 - Energia cinética
• 2 - Energia potencial

Energia cinética

Essa forma de energia está relacionada com a massa e a velocidade de um corpo. Matematicamente, ela é dada pela equação:

E_cin = mv²
        2

Sendo:

m – massa do corpo;

v – velocidade.

Podemos ver, com a equação acima, que, se a velocidade for zero, o corpo não terá energia cinética. Isso comprova o que diz a definição dessa forma de energia, que a descreve como a energia associada ao movimento dos corpos.

Outra conclusão que podemos tirar a partir da equação é que a energia cinética sempre terá valores positivos, pois a massa sempre é positiva, e se a velocidade tiver valor negativo, ao ser elevada ao quadrado, terá como resultado um valor positivo. Dessa forma, o produto mv² sempre será positivo.

Energia potencial

Para compreender melhor a definição de energia potencial, veja as figuras:

O bloco está suspenso por um fio, de forma que, se o cortarmos, o bloco cairá. Durante o movimento da queda, ele realizará trabalho

O bloco está preso a uma mola comprimida por um fio de forma que, se o fio for cortado, o bloco será lançado para frente, realizando trabalho 

Nos dois casos, o bloco terá a capacidade de realizar trabalho, em virtude da energia armazenada pela posição em que ele se encontra. A energia armazenada denomina-se energia potencial e pode ser de dois tipos:

Energia potencial gravitacional: quando a energia tem origem na atração gravitacional da Terra sobre um objeto. É o caso da primeira figura, em que o bloco está suspenso pelo fio. Se o fio for rompido, haverá o movimento de queda livre. Essa forma de energia depende da altura que o corpo se encontra, de sua massa e da gravidade local. Matematicamente, é calculada com a equação:

E_pg = m.g.h

Sendo:

m – massa do corpo;

g – aceleração da gravidade no local;

h – altura em que o corpo se encontra em relação a um determinado referencial.

Energia potencial elástica: tem origem na ação que uma mola pode exercer sobre o corpo. Por exemplo, na segunda figura, em que o bloco está preso a uma mola comprimida por um fio, se esse fio for cortado, a mola esticará e empurrará o bloco para frente, fazendo com que ele realize trabalho. A energia potencial elástica depende da constante elástica da mola e do deslocamento. Ela é definida pela expressão:

E_pel = 1 k x²
   2

Sendo:

k – a constante elástica da mola;

x – deslocamento da mola.