FÍSICA

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1ª SÉRIE

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ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL

OBJETIVO

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- Entender o conceito de Potencial;

- Aprimorar o conhecimento de alguns tipos diferentes de Energia, sendo nessa aula elencada a Energia Potencial Gravitacional.

VAMOS PENSAR???

Na figura temos várias espigas de milho, aparentemente imóveis. Há algum tipo de energia nessas espigas, mesmo elas estando imóveis?

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e5/Millo_pendurado.jpg/640px-Millo_pendurado.jpg

ENERGIA POTENCIAL

No bungee jumping, ou ioiô humano, enquanto o participante não sai da plataforma de pulo, ele tem apenas o potencial de cair. Nesse caso ele tem Energia Potencial Gravitacional máxima para esse tipo de atividade.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Bungee_%2810630737725%29.jpg/640px-Bungee_%2810630737725%29.jpg

“Energia potencial é uma energia que está armazenada em um corpo esperando para ser convertida em trabalho ou em energia cinética”.

Barreto e Xavier, Física Aula por Aula, Volume 1. p.206

Energia potencial é oriundo de um trabalho formado por forças conservativas .

Trabalho que independe da trajetória da partícula, apenas da posição inicial e final!

ENERGIA POTENCIAL

PARA A MECÂNICA...

E_p = Energia Potencial (J, joule)

m = massa (kg, quilograma)

g = aceleração gravitacional (m/s²)

h = altura (m, metro)

ATIVIDADE

Se nesse local a aceleração a gravidade é 10 m/s², determine a energia potencial gravitacional do corpo associado à posição:

• A (ponto mais alto)
• C (cintura);
• S (solo);

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RESOLUÇÃO

• E_p = m . g . h

E_p = 40 . 10 . 2,5

E_p = 1000J

b) E_p = m . g . h

E_p = 40 . 10 . 1

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Como não há variação de altura em relação ao solo, não há energia potencial.

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BATE ESTACAS E ENERGIA POTENCIAL

É uma máquina utilizada em construções para auxiliar a fixar fundações profundas no solo. Compõe-se basicamente de uma torre e um martelo. A gravidade auxilia na execução do trabalho como agente principal ou coadjuvante.

No modelo que funciona por queda-livre, ou gravidade, um motor levanta o batedor até a altura calculada. Depois disso o batedor é liberado e quem faz todo o trabalho é a gravidade.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/0f/Caterpillar_385C_L_with_Junttan_pile_driver_%28owner_Cofra%29_p3.JPG/1280px-Caterpillar_385C_L_with_Junttan_pile_driver_%28owner_Cofra%29_p3.JPG

ATIVIDADE - MÃO NA MASSA

Vimos anteriormente uma ideia sobre o funcionamento do bate-estacas. Fingindo que o nosso batedor seja um carrinho de montanha russa onde o atrito das rodas com o trajeto é ignorando, será que a inclinação da pista influencia no deslocamento do objeto de prova? Clique na figura abaixo para descobrir!

https://javalab.org/en/potential-energy-due-to-gravity/

Parte I

ATIVIDADE - MÃO NA MASSA

• Selecione a opção “Trace”;
• Clicando sobre o eixo de marcação da altura, você pode definir a altura máxima e a distância de afastamento horizontal;
• As bolinhas verde e amarela alteram a massa do carrinho de teste e do corpo de prova;
• Clicando em “Run” inicia o experimento.

INSTRUÇÕES:

Parte II

RESOLUÇÃO

Repare que se você deixar o trajeto do batedor mais inclinado ou menos inclinado não causará nenhuma interferência na distância percorrida pelo objeto de prova, pois a única força que age nesse caso é a força gravitacional, independentemente do carrinho se deslocar por um trajeto maior.

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Parte III

RESOLUÇÃO

Quanto mais distantes ficam as bolinhas azuis, menor será a Energia Potencial Gravitacional, mas a energia do sistema permanece a mesma. A única coisa que acontece é que um tipo de energia se torna em outro tipo de energia. Nesse caso, a Energia Potencial Gravitacional se torna Energia Cinética.

Parte IV

O QUE VIMOS HOJE?

• Potencial é algo que não aconteceu, mas pode acontecer;
• Energia potencial é uma energia que está armazenada em um corpo esperando para ser convertida em trabalho;
• Bate estacas funciona com a ajuda da gravidade e a energia utilizada no processo deve ser controlada.
• Qualquer espiga de milho na primeira foto tem o potencial de cair, desde que não esteja encostada no chão.

GODOY, L. P. Agnolo, R. M. MELO, W. C. Multiversos : Ciências da Natureza: MOVIMENTOS E EQUILÍBRIO NA NATUREZA Ensino Médio. 1ª ed. São Paulo: FTD, 2020.

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BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: mecânica, 1º ano. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.

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BONJORNO e vários autores. Física: Mecânica 1º ano. Vol 1. 3ª ed. São Paulo: FTD, 2016.

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MARTINI, Glorinha. SPINELLI, Walter. REIS, Hugo C. SANT’ANNA, Blaidi. Conexões com a Física. Vol 1. 3ª Edição. São Paulo: Moderna, 2016.

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PIETROCOLA, M. POGIBIN, A. ANDRADE, R. ROMERO, T. Física em Contextos. Vol 1. São Paulo: Ed do Brasil, 2016.

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PEREIRA, Caio. “O que é bate estacas?”. Escola Engenharia. Disponível em: https://www.escolaengenharia.com.br/bate-estaca/. Acesso em 15 de junho de 2021.

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REFERÊNCIAS