Posição e energia potencial

RKA12JL – Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma aula de Ciências da Natureza. E, nesta aula, vamos falar sobre como a energia é armazenada em um campo, e, em particular, o que acontece com a energia caso a gente mude a posição das coisas dentro desse campo. Então, apenas para refrescar a memória, vamos lembrar algumas coisas aqui. A primeira coisa é o que é a energia. A energia é a capacidade de realizar trabalho. Mas o que é o trabalho? Temos um trabalho quando uma força é aplicada por uma distância, sendo assim, o trabalho pode ser calculado com o módulo da força vezes o deslocamento na direção dessa força. Agora, o que é o campo? Ah, eu não estou falando de uma grande área com um gramado ou algo assim. Sabe? Um campo de futebol. Eu estou falando sobre uma ideia geral da Física, ou seja, o conceito que nos permite prever e explicar como as coisas que não estão se tocando ainda estão interagindo, ainda são capazes de exercer forças umas sobre as outras. Inclusive, eu já falei em outros momentos que nada neste Universo está realmente se tocando. Nós apenas conceitualizamos que, às vezes, essas coisas se tocam. Mas, apenas como um exemplo de campo, temos aqui um campo elétrico. Eu poderia ter feito outro tipo de campo, poderíamos ter feito um campo magnético, poderíamos ter feito um campo gravitacional. Embora, quando a gente estuda a relatividade geral de Einstein, percebemos que não pode ser exatamente ideal pensar a respeito da gravidade como um campo. Mas, enfim, não é o objetivo deste vídeo discutir isso agora, tudo bem? Vamos ficar então com a ideia de campo. Aqui, em um campo elétrico, temos uma carga positiva e uma carga negativa. Sabemos, por experiência, que essas duas coisas se atraem, e a convenção aqui utilizada é traçar essas linhas de campo indo do positivo ao negativo. Agora, se simplesmente largássemos essas duas cargas pontuais aqui, o que aconteceria? Bem, sabemos que devido ao campo elétrico construído ou criado, ou que imaginamos ter sido criado, por essa carga pontual negativa faria ter uma força sendo aplicada sobre a carga positiva, atraindo-a em direção à carga negativa, e vice-versa. Ou seja, devido ao campo criado pela carga positiva, também teríamos uma força sendo aplicada sobre a carga negativa, atraindo-a em direção à carga positiva. Ou seja, devido a isso, ambas as cargas vão se mover uma em direção a outra. Então, quando falamos em energia em campos ou energia armazenada em campos, nesta configuração inicial que eu coloquei aqui, como existe energia nesse campo, ou seja, como está sua capacidade de realizar trabalho? Pause o vídeo e pense sobre isso. Bem, vamos pensar aqui da seguinte forma: imagine que em cada uma dessas cargas foi anexado algum tipo de massa. Então, digamos que isso aqui esteja puxando algum tipo de massa, e que isso aqui também esteja puxando algum tipo de massa. Bem, quando você solta e as forças são exercidas em cada uma dessas cargas pontuais, assumindo que as forças são grandes o suficiente, elas serão capazes de puxar essas massas uma em direção a outra. Portanto, temos uma quantidade potencial de trabalho que pode ser realizado, e, essencialmente, continuaria acontecendo até que essas cargas pontuais se tocassem. Eu usei aspas no ar aqui com as minhas mãos quando eu falei a palavra "tocassem", mesmo que você não possa ver isso acontecendo aqui neste vídeo. Mas algo que tem que ficar claro para você é que elas vão se mover até um ponto em que elas não consigam se aproximar mais uma da outra, devido ao fato de elas se tocarem ou caso a gente tenha algum outro objeto impedindo que elas se aproximem ainda mais. Agora, pensando em tudo isso, será que existe alguma forma de aumentar a energia potencial armazenada nesse campo? Pause o vídeo e pense sobre isso. Bem, pensando nisso, que tal a gente pegar aqui e manter a carga positiva onde está, e pegar a carga negativa e movê-la em uma direção oposta à direção da força que o campo está tentando exercer? O que vai acontecer nesse caso? Ou seja, em vez de a carga negativa estar no ponto que estava, se eu a movesse para um ponto mais distante, o que vai acontecer? O que aconteceria nesse caso? Bem, se eu movesse para esse ponto, ou seja, movesse aqui em uma direção contra a força que o campo está tentando exercer, eu vou aumentar a energia do campo, porque agora ele pode realizar um trabalho maior, ou seja, temos um potencial de puxar a massa por uma distância maior. Portanto, diante de tudo isso que conversamos, chegamos a um princípio geral aqui: se deixarmos essas cargas se movimentarem na direção das forças que estão sendo exercidas sobre elas devido ao campo, vamos reduzir a energia no campo. Mas, se formos capazes de movê-las contra as forças que o campo está exercendo, e como você pode imaginar teremos que colocar energia no sistema para fazer isso, mas, se fizermos isso, estaremos armazenando mais energia nesse campo, porque, nesse caso, elas ficarão mais distantes uma da outra e poderão arrastar suas pequenas massas que estão puxando ainda mais. Conseguiu compreender essas ideias? Eu espero que sim! E, mais uma vez, eu quero deixar aqui para você um grande abraço e dizer que encontro você na próxima! Então, até lá!