Energia Potencial
A energia potencial é a forma de energia associada à configuração de um
sistema de corpos que interagem entre si. Para introduzir este conceito, vamos
considerar novamente o movimento de queda de um corpo num referencial fixo na
Terra.
O teorema trabalho-energia cinética estabelece que o trabalho da Terra sobre o
corpo faz aumentar a energia cinética do corpo. Definimos, então, a variação da
energia potencial associada ao sistema formado pela Terra e pelo corpo como sendo:
∆U = − W
Como conseqüência dessa definição, quando o corpo é lançado para cima e se
afasta da superfície da Terra, W < 0, a energia cinética decresce e a energia potencial
cresce. Além disso, quando o corpo é abandonado de uma certa altura e se aproxima
da superfície da Terra, W > 0, a energia cinética cresce e a energia potencial
decresce.
Para um corpo que é abandonado de uma altura h e cai até a superfície da
Terra, a expressão acima permite escrever:
U(0) − U(h) = − mgh
e escolhendo o nível de referência tal que U(0) = 0, vem:
U(h) = mgh
Agora podemos dizer que o sistema formado pela Terra e pelo corpo tem uma
energia potencial mgh quando o corpo está a uma altura h acima do solo. Mas é bom
que fique bem claro que a quantidade com sentido físico é ∆U, a variação da energia
potencial entre duas configurações do sistema, e essa quantidade é independente do
nível de referência adotado.
É comum encontrarmos nos livros didáticos a afirmação de que um corpo de
massa m, a uma altura h acima do solo, tem uma energia potencial mgh. O correto é
dizer que o sistema Terra-corpo de massa m a uma altura h tem uma energia potencial
mgh. Como já dissemos acima, a energia potencial deve ser associada à configuração
do sistema formado pela Terra e pelo corpo.
Por outro lado, no caso de uma mola comprimida ou distendida de uma
elongação x, devemos dizer que a mola tem uma energia potencial dada por:
U( x ) = 21 kx 2
Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria