Para
qualquer sistema mecânico podemos associar energias em seus
movimentos. No MHS não é diferente. Vamos analisar
três tipos de energia que podemos associar a este movimento
: Energia Cinética, Energia Potencial e Energia Mecânica.
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Para mostrar estas energias,
imaginemos um arranjo experimental onde uma mola tem uma extremidade
presa a uma parede vertical e a outra presa a um bloco de massa
"m" que repousa sobre um plano horizontal perfeitamente
liso (Figura animada acima). Quando retiramos o bloco de sua posição
de equilíbrio (O), levamos até um ponto mais à
direita "B" e o soltamos, devido à força
exercida pela mola, ele executará MHS entre os extremos "C"
e "B", tendo o ponto "O" como origem (zero)
e referência.
Neste experimento, quando
o bloco tiver velocidade, acumulará Energia Cinética.
Quando a mola tiver deformação, acumulará Energia
Potencial Elástica e somando as duas energias obteremos a
Energia Total ou Energia Mecânica.
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Distribuição de Energia em função da
elongação do MHS :
Na figura abaixo, mostramos
o comportamento das energia acumuladas durante uma oscilação
do sistema massa-mola. Observe que nas extremidades "C"
e "B" a velocidade do bloco é nula implicando em
Energia cinética também nula. Por outro lado, nestes
mesmos pontos, a deformação da mola é máxima
implicando que a Energia Potencial Elástica é máxima.
Por fim, nos extremos
a Energia Mecânica é totalmente potencial, pois não
existe a Cinética.
Utilizando o mesmo
raciocínio anterior, no ponto central "O" a deformação
da mola é nula e sua Energia Potencial Elástica é
nula. Sua Energia Cinética é máxima pois o
bloco passa por "O" com a maior velocidade da trajetória
e a Energia Mecânica é exclusivamente Cinética
pois a Potencial é nula.
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Finalizando a análise
energética do MHS, lembramos que o exemplo mostrado é
do tipo conservativo, ou seja, não apresenta forças
dissipativas, mantendo constante sua Energia Mecânica durante
todo o movimento. Esta constância está mostrada no gráfico
anterior através da reta vermelha horizontal. Para qualquer
ponto do gráfico (x) a soma da Energia Cinética com
a respectiva Energia Potencial, no mesmo ponto, resultará no
mesmo valor, a Energia Mecânica, neste caso, constante. |
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