Juntando as peças

Agora que conhecemos a energia cinética e a potencial, podemos fazer alguns cálculos interessantes. Vamos entender como um atleta de salto com vara poderia pular se usasse uma técnica perfeita. Em primeiro lugar, vamos pensar em sua EC e depois, vamos calcular qual altura ele poderia atingir se ele usasse toda EC para aumentar sua altura (e portanto, sua EP), sem perder energia. Se ele convertesse toda a sua EC em EP, poderíamos solucionar a equação igualando-as:

1/2*m*v² = m*g*h

Como a massa está nos dois lados da equação, podemos eliminar esse termo. Isso faz sentido porque tanto a EK quanto a EC aumentam quando a massa aumenta. Assim, se o atleta for mais pesado, tanto sua EP como EC vão aumentar. Dessa forma, eliminamos o termo massa e rearranjamos as coisas um pouco para isolar h:

1/2*v² / g = h

Vamos dizer que nosso atleta pode correr tão rápido quanto qualquer pessoa no mundo. Neste momento, o recorde mundial na corrida de 100 metros, é um pouco menos do que 10 segundos. Isso dá uma velocidade de 10 m/s. Também sabemos que a aceleração da gravidade é de 9,8 m/s². Então, podemos encontrar a altura:

1/2*10² / 9,8 = 5,1 metros

Assim, 5,1 metros é a altura que um atleta de salto com vara pode elevar seu centro de massa, se converter toda a sua EC em EP. Mas seu centro de sua massa não está no chão. Está no meio de seu corpo, mais ou menos a 1 metro do chão. Assim, a melhor altura que um atleta poderia atingir de fato, é mais ou menos 6,1 metros, ou 20 pés. Talvez ele seja capaz de ganhar um pouco mais de altura usando técnicas especiais, como dando um impulso com a ponta da vara ou dando um salto muito bom antes de sair e se elevar.

Figura 4. Animação do salto com vara

Na Figura 4 você pode ver a variação da energia do atleta enquanto ele salta. Quando começa, tanto a energia potencial quanto a cinética são iguais a zero. Quando ele começa a correr, aumenta sua energia cinética. Depois, ele apóia a vara, e começa seu salto, permutando sua energia cinética em energia potencial. Quando a vara se curva, absorve muito de sua energia cinética, exatamente como uma mola comprimida. Ele então, usa a energia potencial estocada na vara para levantar seu corpo acima da barra. No topo de seu vôo, converte quase toda sua energia cinética em energia potencial.

Nosso cálculo compara-se muito bem ao recorde mundial de 6,15 metros, estabelecido por Sergey Bubka em 1993.

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