Energia potencial

Definição

Energia potencial é a energia armazenada que um objeto possui por causa de sua posição ou estado.

É chamado de energia potencial porque tem o potencial de ser convertido em outras formas de energia, como energia cinética.

Uma bicicleta no topo de uma colina, um livro sobre sua cabeça e uma mola esticada têm energia potencial.

O que é

Energia potencial é a energia armazenada da posição.

Pode ser pensado como energia que é “armazenada” por qualquer sistema físico. É chamado potencial porque, em sua forma atual, não está realizando nenhum trabalho ou causando qualquer alteração em seu ambiente.

No entanto, tem o potencial de ser convertido em diferentes formas de energia, como energia cinética.

A unidade padrão para medir essa energia é o joule.

Quando um objeto é deslocado de sua posição original e há energia puxando-o de volta para essa posição, a energia potencial tende a existir.

Uma bola no final de uma mola, por exemplo, possui energia que será convertida em energia cinética quando for permitido retornar à sua posição original. Um peso mantido acima do solo, quando liberado, terá energia potencial à medida que a gravidade o puxa de volta à sua posição original.

Um dos principais princípios desse tipo de energia é a lei de conservação de energia, que afirma que a energia não pode ser criada nem destruída.

A energia gasta para levantar um objeto ou comprimir uma mola não desaparece simplesmente, é “armazenada” como energia potencial. É então liberado como energia cinética por uma força restauradora.

A entrada de energia é igual à saída de energia; não há ganho ou perda na energia total.

Existem muitos tipos diferentes de energia potencial.

A energia elástica potencial existe quando um objeto elástico, como um arco ou elástico, é esticado ou deformado sob tensão.

A energia química potencial está relacionada às ligações químicas de uma molécula.

Nas reações químicas, a energia potencial química é transformada em outras formas de energia, à medida que os vínculos são quebrados e reformados.

A energia elétrica potencial assume três formas principais: eletrostática, eletrodinâmica e nuclear.

A energia eletrostática potencial existe quando uma partícula carregada está em repouso. Possui energia potencial devido à sua posição em relação a outras partículas carregadas.

Existe energia eletrodinâmica potencial por causa do movimento de partículas carregadas. Essas partículas podem formar um campo eletromagnético com potencial para mover outros objetos.

A energia nuclear potencial existe devido às relações entre partículas subatômicas, como prótons, elétrons e nêutrons, no núcleo dos átomos.

O que é energia potencial elétrica?

Energia potencial elétrica é uma medida da quantidade de energia elétrica armazenada em um determinado local ou dispositivo, como uma bateria. A medida mais comum de energia potencial elétrica é volts.

Isso simplifica tecnicamente a energia potencial em potencial elétrico, a diferença é que ela é medida por unidade de carga, em vez de considerar todas as cargas específicas.

É a quantidade de trabalho que pode ser realizada como resultado da posição ou configuração específica das cargas elétricas.

Compreender a energia potencial gravitacional é uma boa maneira de começar a entender a idéia de energia potencial elétrica. A gravidade é uma força que puxa todos os corpos da matéria um em direção ao outro, e a força gravitacional da Terra mantém as coisas no chão. Se alguém segurasse uma rocha de 1 kg acima da Terra, ele basicamente estaria lutando contra a gravidade.

A força gravitacional da Terra tentaria puxar essa rocha para baixo, e essa força na rocha imóvel é a energia potencial gravitacional, dependente da distância da Terra e do peso do objeto.

A energia potencial é liberada quando a rocha é lançada.

Uma carga elétrica pode ter armazenado energia da mesma maneira que uma rocha mantida acima da Terra.

Pode-se imaginar uma esfera de Van de Graff – um dispositivo elétrico que possui uma carga positiva em torno dela e que é freqüentemente usado em experimentos científicos para mostrar coisas como eletricidade estática – e outra carga elétrica positiva mantida afastada da esfera. Empurrar a carga positiva para a borda externa da esfera exigiria uma certa quantidade de energia para superar a repulsão elétrica criada pelo campo oposto.

Essa quantidade de energia é a energia potencial elétrica e é afetada pela distância da fonte do campo elétrico, como se uma rocha mantida mais acima da Terra tivesse mais energia potencial gravitacional.

Se a carga mantida longe da esfera fosse duas vezes mais potente, ela teria o dobro da energia potencial, como uma rocha mais pesada teria no exemplo gravitacional.

Para simplificar o processo de determinação da energia potencial elétrica específica para um determinado objeto ou circuito, o termo geralmente é simplificado para contabilizar cargas diferentes.

Essa medida é dada em joules por coulomb, com joules sendo uma unidade de energia e coulomb sendo uma unidade de força elétrica.

Isso significa que um determinado local dentro de um campo elétrico teria um potencial elétrico de 12 joules por coulomb, e a energia potencial elétrica específica pode ser determinada a partir disso. Uma carga de um coulomb teria 12 joules de energia e uma carga de dois coulomb teria 24.

Resumo

Energia potencial, energia armazenada que depende da posição relativa de várias partes de um sistema. Uma mola tem mais energia potencial quando é comprimida ou esticada.

Uma bola de aço tem mais energia potencial elevada acima do solo do que depois de cair na Terra. Na posição levantada, é capaz de fazer mais trabalho.

A energia potencial é uma propriedade de um sistema e não de um corpo ou partícula individual; o sistema composto da Terra e da bola levantada, por exemplo, tem mais energia potencial à medida que as duas estão mais separadas.

A energia potencial surge em sistemas com partes que exercem forças uma sobre a outra, de uma magnitude dependente da configuração, ou posição relativa, das partes. No caso do sistema bola terrestre, a força da gravidade entre os dois depende apenas da distância que os separa. O trabalho realizado para separá-los mais longe ou elevar a bola transfere energia adicional para o sistema, onde é armazenado como energia potencial gravitacional.

A energia potencial também inclui outras formas. A energia armazenada entre as placas de um capacitor carregado é energia potencial elétrica. O que é comumente conhecido como energia química, a capacidade de uma substância para fazer o trabalho ou evoluir o calor passando por uma mudança de composição, pode ser considerado como energia potencial resultante das forças mútuas entre suas moléculas e átomos.

A energia nuclear também é uma forma de energia potencial.

A energia potencial de um sistema de partículas depende apenas de suas configurações iniciais e finais; é independente do caminho que as partículas percorrem. No caso da bola de aço e da terra, se a posição inicial da bola estiver no nível do solo e a posição final estiver a 10 pés acima do solo, a energia potencial será a mesma, independentemente de como ou por que rota a bola tenha sido levantada.

O valor da energia potencial é arbitrário e relativo à escolha do ponto de referência. No caso acima, o sistema teria duas vezes mais energia potencial se a posição inicial fosse o fundo de um buraco de 10 pés de profundidade.

A energia potencial gravitacional próxima à superfície da Terra pode ser calculada multiplicando o peso de um objeto por sua distância acima do ponto de referência. Em sistemas ligados, como átomos, nos quais os elétrons são mantidos pela força elétrica de atração aos núcleos, a referência zero para energia potencial é uma distância do núcleo tão grande que a força elétrica não é detectável. Nesse caso, elétrons ligados têm energia potencial negativa e aqueles muito distantes têm energia potencial zero.

A energia potencial pode ser convertida em energia do movimento, chamada energia cinética e, por sua vez, para outras formas, como energia elétrica. Assim, a água atrás de uma barragem flui para níveis mais baixos através de turbinas que geram geradores elétricos, produzindo energia elétrica mais alguma energia térmica inutilizável resultante de turbulência e atrito.

Historicamente, a energia potencial foi incluída na energia cinética como uma forma de energia mecânica, para que a energia total nos sistemas gravitacionais pudesse ser calculada como uma constante.

Quando distorcidas, as molas armazenam energia potencial elástica

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