O conceito de energia é bem abstrato e de difícil definição. Porém, podemos tecer um conceito sobre o que é energia de forma que possamos entender o que ela é. Todos os dias ouvimos nos noticiários que cada vez mais se busca por novas fontes de energia que sejam menos poluentes ou que venham a substituir as que estão quase esgotadas, como as que derivam do petróleo.
Por qualquer que seja o motivo associamos energia a movimento. Por exemplo, dos alimentos obtemos energia para caminhar e realizar as atividades do cotidiano, nos automóveis a gasolina permite a obtenção de energia que eles possam se movimentar. Um corpo em movimento possui energia que, no estudo da física, é denominada de energia cinética. Essa energia está relacionada à movimentação dos corpos. No entanto, um corpo em repouso também pode possuir energia em relação à posição que ele ocupa. Imagine a seguinte situação: uma pedra parada a certa altura possui energia armazenada. Quando ela é solta adquire movimento devido à ação da força peso. Em conseqüência de seu movimento dizemos que ela adquiriu energia cinética. Antes de ser solta, a pedra possuía energia armazenada em razão da posição que ela ocupava em relação à Terra, essa energia recebe o nome de energia potencial gravitacional. Contudo, podemos dizer, partindo desse exemplo, que ocorreu transformação de energia potencial em cinética, fato esse que pode ser comprovado pela lei da conservação da energia, que diz que “na natureza nada se perde nada se cria, tudo se transforma”.
A partir dessa nossa breve introdução podemos concluir, intuitivamente, que energia é a capacidade que um corpo tem de realizar trabalho.
Energia Elástica
Considere o sistema elástico descrito abaixo, sobre um plano liso e sem atrito, constituído de um bloco de massa m e preso a uma mola.
Na situação (a) temos o bloco de massa m contraindo uma mola de constante elástica k. Quando abandonado, situação (b), o bloco adquire movimento devido à força que a mola exerce sobre ele, de forma que ela seja distendida de uma distância x. Robert Hooke foi quem primeiro estudou e observou a propriedade das molas. Ele observou que a força exercida por uma mola é diretamente proporcional à sua deformação. Essa observação de Hooke ficou conhecida como a lei de Hooke. Matematicamente temos que: F = k.X, onde x é a deformação sofrida pela mola e k é a constante elástica característica de cada mola.
Para deformar a mola descrita acima é necessária a realização de um trabalho que é igual à energia potencial elástica. Por meio de cálculos é possível demonstrar que a energia potencial elástica é dada por:
