(Fumarc 2018)
As fotos a seguir ilustram um experimento utilizando uma mola. A foto número 1 mostra a mola na vertical, medindo 20 cm. Ao pendurar uma massa m = 50 g observamos que o tamanho da mola aumenta, passando a medir 25 cm, quando o sistema atinge o equilíbrio, conforme observado na foto 2.
A energia potencial elástica armazenada na mola quando ela estiver distendida de 10 cm, vale, em joules (J):
Considere o sistema em equilíbrio
as forças que temos são o peso do objeto
e uma mola quando deformada (esticada ou comprimida) gera uma força contra a deformação a força elástica
se o sistema está em equilíbrio as forças são iguais em módulo Fel = p
A força elástica de uma mola é dada por fel = kΔx
fel: força elástica, em N (Newtons)
k: constante elástica da mola, em N/m ou N/cm
Δx: deformação da mola, em metros (x1 -x0)
E o peso de um objeto p = mg
m: massa do corpo, em kg
g: aceleração gravitacional, em m/s2
Igualando as duas
kΔx = mg, a mola sofre uma deformação de 5.10-2 m, a gravidade vale 10 m/s2 e a massa do corpo é 50.10-3 kg
k.5.10-2 = 50.10-3.10
k = 10 N/m
Por fim a energia acumulada em uma mola é \( \bbox[5px, border: 2px solid blue]{ E_{el} = {\large{ {kΔx^2} \over {2} } } } \)
Eel: energia elástica, unidade no SI J (Joule)
k: constante elástica
Δx: deformação da mola, o quanto ela foi comprimida ou esticada, unidade no SI metros
Ela será esticada em 10 cm (10.10-2 m), portanto a energia que ela acumula é
\( E = {\large{ {10.(10.10^{-2})^2} \over {2} } } \)
