Calculadora de energia potencial

Energia potencial é a energia armazenada devido à posição ou configuração. Diferentemente da energia cinética, que depende do movimento, ela depende da relação entre um objeto e um campo de forças ou da deformação interna de um sistema. Esta calculadora abrange dois modelos comuns de física básica: energia potencial gravitacional perto da superfície de um planeta e energia potencial elástica em uma mola linear ideal. Ambos os resultados são expressos em joules. Perto da superfície terrestre, a energia gravitacional em relação a uma altura de referência é U = mgh. m é a massa em quilogramas, g é a aceleração da gravidade em metros por segundo ao quadrado e h é a altura vertical em metros. O valor padrão de g, 9.81 m/s², é uma aproximação comum para a Terra. A energia potencial é relativa, então h é medida a partir do nível zero mais útil para o problema. Apenas diferenças de energia afetam o movimento; mudar a referência soma a mesma constante a todas as posições sem alterar as previsões físicas. A expressão de gravidade constante vale quando a variação de altura é pequena em relação ao raio do planeta. Para satélites, problemas interplanetários ou grandes variações de altitude, use U = -GMm/r. A gravidade local também varia um pouco com latitude e elevação. É possível substituir o valor padrão para a Lua, Marte, outro corpo ou um cálculo local mais preciso. Uma mola ideal armazena energia elástica U = ½kx², em que k é a constante elástica em newtons por metro e x é o deslocamento em relação ao comprimento natural de equilíbrio, em metros. O quadrado do deslocamento faz com que compressão e extensão iguais armazenem a mesma energia no modelo ideal. A equação resulta da integração da força de Hooke F = kx de deslocamento zero até x. Ela vale apenas enquanto a mola for linear e elástica; molas reais podem apresentar pré-carga, histerese, contato entre espiras, escoamento ou rigidez não linear. A conservação de energia frequentemente converte energia potencial em cinética, térmica, acústica ou de deformação. Idealmente, um objeto em queda ganha energia cinética igual à energia potencial gravitacional perdida, enquanto uma mola liberada acelera uma massa presa a ela. Sistemas reais dissipam parte da energia mecânica por arrasto, atrito, amortecimento e perdas internas. Use a calculadora em tarefas, planejamento de laboratório, estimativas rápidas de projeto e comparações de energia. Em sistemas de elevação ou molas críticos para a segurança, considere eficiência, impacto dinâmico, limites dos materiais, fadiga e um fator de projeto adequado.