Balanço de Energia (MHS)

Autor:Davy Dias Andrade, piedrahitapablo

Quando estudamos o movimento de uma massa presa a uma mola, percebemos que existe uma troca constante entre duas formas de energia:

energia cinética, ligada à velocidade do corpo;
energia potencial elástica, armazenada na mola quando ela está esticada ou comprimida.

Essas duas parcelas somam a energia mecânica total do sistema. A energia cinética pode ser escrita como:

e a energia potencial elástica como:

sendo

é a massa,

a velocidade,

a constante da mola e

o deslocamento em relação à posição de equilíbrio. No movimento harmônico simples, conforme o corpo oscila, a energia vai “mudando de forma”: ora está mais na forma cinética, ora mais na forma potencial.

Na posição de equilíbrio: a velocidade é máxima → toda a energia é cinética;
Nos extremos da oscilação: a velocidade é nula e a mola está deformada → toda a energia é potencial elástica;
Entre esses pontos: há uma mistura das duas energias.

Esse processo acontece de maneira periódica e contínua, sem perda de energia. A soma das duas energias é sempre constante:

sendo A é a amplitude da oscilação. Na animação abaixo, é possível acompanhar o movimento oscilatório ao mesmo tempo em que os gráficos das energias são construídos. Assim, torna-se mais fácil perceber o balanço entre energia cinética e energia potencial: quando uma cresce, a outra diminui, mas a soma das duas permanece constante.

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