Energia Mecânica — Conceito, Exemplos e Exercícios (Ensino Médio)
Objetivo: Este post apresenta o conceito de Energia Mecânica, mostra exemplos resolvidos e propõe exercícios para fixação. Indicado para estudantes do Ensino Médio e para quem se prepara para o ENEM e vestibulares.
O que é Energia Mecânica?
A Energia Mecânica de um corpo é a soma da sua energia cinética (associada ao movimento) e da sua energia potencial (associada à posição).
Matematicamente:
EM = EC + EP
- Energia Cinética: EC = ½ · m · v²
- Energia Potencial Gravitacional: EP = m · g · h
- Energia Potencial Elástica: EP = ½ · k · x²
Na figura acima, temos três posições especiais do pêndulo. Nas posições 1 e 3, a energia potencial gravitacional é máxima e energia cinética mínima (nula), na posição 2, a energia cinética é máxima e a energia potencial gravitacional mínima.
Exemplo Resolvido
Um corpo de 2 kg é lançado verticalmente para cima com velocidade de 10 m/s. Considere g = 10 m/s² e determine:
a) a energia cinética ao ser lançado;
b) a energia cinética na altura máxima;
c) a energia potencial máxima.
Solução:
a) Energia Cinética inicial: EC = ½·2·10² = 100 J
b) No ponto mais alto, a velocidade é zero → EC = 0, e toda a energia é potencial.
c) Energia Potencial máxima: EP = 100 J
Assim, a energia mecânica se conserva: EM = 100 J em todo o movimento.
Note que, na ausência de forças dissipativas (como o atrito), a energia mecânica total se mantém constante.
Exercícios de Fixação
- Um objeto de 1 kg é solto a 5 m de altura. Qual a energia mecânica do sistema? (g = 10 m/s²)
- Uma mola de constante k = 200 N/m é comprimida 0,1 m. Qual a energia potencial armazenada?
- Um carro de 800 kg se move a 20 m/s. Calcule a energia cinética.
Gabarito
- E = m·g·h = 1·10·5 = 50 J
- E = ½·k·x² = ½·200·(0,1)² = 1 J
- E = ½·800·20² = 160.000 J
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