ENERGIA POTENCIAL E FORÇAS CONSERVATIVAS ARTIGO

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FSG – Centro Universitário da Serra Gaúcha 
Disciplina de Física I – 2022/2 
Professor: Marcos Leandro Woyciekoski 
 
Acadêmicos: 
Fernanda Reginato RGM: 30137004 
Fabiola P. Severo RGM: 26766205 
Odair José Remôr RGM: 28832795 
Julia Paschoali RGM: 29619572 
Gabriel Piccolotto RGM: 29620741 
 
ENERGIA POTENCIAL E FORÇAS CONSERVATIVAS 
Energia potencial é uma forma de energia que pode ser armazenada por um 
corpo. Toda energia potencial pode ser transformada em outras formas de energias 
potenciais ou em energia cinética por meio da aplicação de uma força sobre o corpo. 
Toda energia potencial é produzida pela aplicação de uma força conservativa no corpo, 
depende somente da diferença entre as posições final e inicial do corpo. A unidade física 
utilizada para energia potencial no Sistema Internacional de Unidades é o joule (J): 1 
joule equivale à quantidade de energia necessária para elevarmos a um metro (1,0 m) 
de altura um peso igual a 1 Newton (1,0 N). 
A energia potencial armazenada por qualquer objeto sujeito a forças 
conservativas é definida pela posição do objeto e independe do caminho tomado por 
ele. São chamadas de forças conservativas todas as forças capazes de armazenar 
energias que podem ser acessadas em momentos posteriores, como a força elástica ou 
a força gravitacional. Além disso, é necessário que as forças conservativas sejam capazes 
de transformar uma energia em outras formas de energia. 
Quando a energia potencial de um corpo sofre acréscimos ou decréscimos em 
seu módulo sob a ação exclusiva de forças conservativas, dizemos que essas forças 
realizaram trabalho sobre ele. O trabalho é o fenômeno físico responsável pela 
transformação de uma forma de energia em outra por meio da aplicação de uma força. 
No caso em que um corpo é abandonado de uma certa altura, a força peso realiza 
trabalho sobre ele, transformando sua energia potencial gravitacional em energia 
cinética, por exemplo. Na natureza há três energias potencias e forças potencias: 
• Energia Potencial Gravitacional que se relaciona a força gravitacional (Peso). 
• Energia Potencial Elástica que se relaciona com a força elástica. 
• Energia Potencial Elétrica que se relaciona com a força elétrica. 
 
ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL 
Energia potencial gravitacional é uma forma de energia associada à altura em 
que um corpo se encontra em uma região de campo gravitacional não nulo. A presença 
de um campo gravitacional atribui energia potencial gravitacional a todo corpo que 
possui massa e que possui alguma altura em relação à massa que produz a gravidade na 
região. É a energia que o corpo possui devido a atração gravitacional da Terra. 
A fórmula utilizada para calcular a energia potencial gravitacional é derivada da 
definição de trabalho, ou seja, a energia potencial gravitacional é equivalente ao 
trabalho realizado para elevar um objeto do solo até uma altura h. Além disso, a 
definição mais fundamental de energia potencial gravitacional tem origem na lei da 
gravitação universal, desenvolvida pelo físico inglês Isaac Newton. A fórmula é 
determinada pelo produto entre as grandezas massa, aceleração da gravidade e altura, 
assim como é mostrado a seguir: 
 
m – massa do corpo (kg) 
g – aceleração da gravidade (m/s²) 
h – altura (m) 
Podemos concluir, através da fórmula, que quanto maior a massa de um corpo 
e a sua altura, maior será sua energia potencial gravitacional. 
De acordo com a lei da gravitação universal, a força peso, produzida pela 
gravidade, é exclusivamente atrativa e atua sobre uma linha imaginária que passa pelos 
centros de massa de dois corpos de massas M e m. Ela é também inversamente 
proporcional ao inverso do quadrado da distância d que separa esses dois corpos. Pode 
ser expressa desta forma: 
 
 
Ainda de acordo com a lei mostrada acima, é possível obter uma expressão 
para calcular a energia potencial gravitacional, a saber: 
 
G – Constante da gravitação universal (6,67408.10-11 N. kg²/m²) 
M – Massa do corpo maior 
m – Massa do corpo menor 
d – Distância entre os dois centros de massas dos dois objetos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENERGIA POTENCIAL ELÁSTICA 
Energia potencial elástica é a energia armazenada como resultado da aplicação 
de uma força para deformar um objeto elástico. A energia é armazenada até que a força 
seja removida e o objeto volte à sua forma original, realizando trabalho no processo. A 
deformação pode envolver a compressão, esticamento ou torção do objeto. Muitos 
objetos são projetados especificamente para armazenar energia potencial elástica, por 
exemplo: 
• A mola espiral de um relógio de corda; 
• Um arco-flecha dobrado; 
• Um trampolim envergado, logo antes do salto dos mergulhadores; 
Ao estudar molas e elasticidade, o físico do século 17 Robert Hooke notou que a 
curva de tensão versus deformação para muitos materiais tinha uma região de 
comportamento linear. Dentro de determinados limites, a força requerida para 
deformar um objeto elástico como uma mola de metal é diretamente proporcional à 
extensão da mola. Esse comportamento é descrito pela Lei de Hooke, normalmente 
escrita como: 
 
 
Onde k é um número positivo conhecido como a constante elástica de mola. A 
força da mola é uma força conservativa e forças conservativas têm energias potenciais 
associadas a elas. A partir da definição de trabalho, sabemos que o gráfico da área sob 
uma força versus o deslocamento fornece o trabalho realizado pela força. Dessa forma 
podemos calcular a energia potencial, segue o raciocínio: 
 
Como a área sob a curva é um triângulo e nenhuma energia é perdida em uma 
mola ideal, a energia potencial elástica U pode ser calculada a partir do trabalho 
realizado. 
 
Quanto maior for o valor da constante elástica da mola e a sua deformação, 
maior será a energia armazenada no corpo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 
Energia potencial elétrica é uma forma de energia relacionada à posição relativa entre 
pares de cargas elétricas. A energia potencial elétrica é uma grandeza escalar, medida em joules, 
que pode ser calculada multiplicando-se o módulo da carga de prova, medida em coulombs, 
pelo potencial elétrico, em volts. 
Toda carga elétrica produz um campo elétrico que se permeia pelo espaço, sendo capaz 
de produzir forças de atração ou repulsão sobre outras cargas elétricas. A interação entre cargas, 
portanto, dá origem a uma energia potencial, que pode ser transformada em energia cinética, 
no caso em que uma dessas cargas seja móvel. Sozinha, uma carga elétrica não apresenta 
energia potencial elétrica, é preciso que uma carga de prova interaja com ela, dessa maneira, a 
medida da energia potencial elétrica depende da magnitude das cargas, bem como da distância 
entre elas. 
A energia potencial elétrica é uma grandeza escalar, por isso, para conhecermos a 
medida da energia potencial elétrica total de um sistema de vários corpos carregados, é 
necessário somar a energia potencial gerada pela interação de cada par de corpos eletrizados. 
A energia potencial elétrica é diretamente proporcional às cargas e inversamente proporcional 
à distância. 
 
A fórmula para calcular energia potencial elétrica (EP) é dada pelo produto entre a carga 
elétrica geradora (Q), a carga elétrica de prova (q), e a constante eletrostática do vácuo (k0), 
dividido pela distância entre as cargas, como mostramos a seguir: 
 
Além dessa fórmula, é possível calcular a energia potencial elétrica por meio do 
potencial elétrico produzido pela carga geradora (U) multiplicado pela magnitude da carga 
elétrica de prova. Ao levarmos em conta o sinal da energia potencial elétrica, entende-se que 
uma energia potencial elétrica negativa está relacionada à atração entre as cargas, enquanto 
um sinal positivo refere-se à repulsão entre as cargas. 
Confira um exemplo de como se deve usar a fórmula de energia potencialelétrica: Duas 
cargas elétricas de 2,0 μC e -3,0 μC encontram-se fixas e separadas por uma distância de 0,5 m, 
no vácuo. Calcule a energia potencial elétrica gerada pela interação entre essas cargas. 
Para resolver o exemplo, devemos lembrar-nos dos prefixos de unidades, muito comuns 
para a denotação de cargas elétricas, que geralmente exigem unidades de medida muito 
pequenas. Em seguida, sabendo que o prefixo μ equivale à 10-6, devemos desenvolver o cálculo 
da energia potencial elétrica: 
 
Os capacitores são dispositivos utilizados para o armazenamento de cargas elétricas, 
dito isso, é possível calcular a quantidade de energia potencial elétrica armazenada entre as 
armaduras condutoras dos capacitores. Para tanto, precisamos conhecer alguns parâmetros, 
como a carga elétrica armazenada, a diferença de potencial entre as placas ou, ainda, a 
capacitância. A figura seguinte traz as diferentes fórmulas usadas para o cálculo da energia 
potencial elétrica nos capacitores: 
 
 
Q – Carga elétrica 
U – Potencial elétrico 
C – Capacitância 
POTENCIAL ELÉTRICO E ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA 
Potencial elétrico e energia potencial elétrica são coisas diferentes, porém relacionadas. 
Enquanto o potencial elétrico é medido em volts, a energia potencial elétrica é medida em 
joules, por exemplo. O potencial elétrico é uma propriedade de cada carga elétrica, enquanto a 
energia potencial elétrica é produto da interação entre pares de cargas e não existe em cargas 
solitárias. A relação entre essas duas grandezas é a seguinte: o potencial elétrico é igual à energia 
potencial elétrica por unidade de carga, ou seja, a quantidade de volts de uma certa região do 
espaço determina qual será a energia potencial elétrica para cada 1 C de carga elétrica de prova. 
A variação da energia potencial elétrica dá-se graças à realização de um trabalho pela 
ação da força elétrica. Quando uma carga móvel é posicionada nas proximidades de uma carga 
fixa, por exemplo, a força elétrica transforma a energia potencial elétrica em energia cinética, 
por isso, podemos dizer que a variação da energia potencial elétrica equivale ao trabalho 
realizado, bem como à variação da energia cinética adquirida pelas cargas móveis. 
A fórmula que relaciona variação de energia potencial elétrica, trabalho e variação de 
energia cinética é mostrada a seguir, observe: 
 
 
d2 e d1 – posições 1 e 2 da partícula 
v1 e v2 – velocidades 1 e 2 da partícula 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/energia-potencial-eletrica.htm 
https://www.proenem.com.br/enem/fisica/energia-potencial-eletrica-trabalho-de-forca-
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http://www.fotoacustica.fis.ufba.br/daniele/FIS3/PotencialEletrico.pdf 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-eletrica.htm 
http://sisne.org/Disciplinas/Grad/FisicaBasica2IBM/aula6.pdf 
https://idec.org.br/edasuaconta/eficiencia?gclid=EAIaIQobChMI44q1vLHE-
wIVDiSRCh3x3ADQEAMYASAAEgKER_D_BwE 
http://lilith.fisica.ufmg.br/~feletro/TRANSPARENCIAS/Transp-Cap3.pdf 
http://www.if.ufrgs.br/fis/sumulas/keller/rot5.pdf 
https://www.todamateria.com.br/energia-potencial-elastica/ 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm 
https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/energia-potencial-elastica 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional-elastica.htm 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/energia-potencial-gravitacional-elastica.htm 
 
 
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/energia-potencial-eletrica.htm
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