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FÍSICA

1ª SÉRIE

CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

AULA 28

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Analisar a conservação da energia mecânica em diversas situações, com ou sem perdas energéticas.

OBJETIVO DA AULA

https://segredosdomundo.r7.com/wp-content/uploads/2021/12/albert-einstein-foi-alvo-de-cientistas-nazistas-que-trouxeram-ideias-racistas-1.jpeg

d05 — Analisar a conservação da energia mecânica em sistemas, com ou sem perdas energéticas.

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Responda em seu caderno:

Na montanha-russa, como o princípio da conservação da energia mecânica pode ser aplicado?

Observe a imagem:

https://descomplica.com.br/blog/uooow-a-fisica-pode-explicar-o-funcionamento-de-uma-montanha-russa/

PARA INÍCIO DE CONVERSA

https://tenor.com/pt-BR/view/stuart-bob-minions-kevin-gif-14294196

©Universal Studios. Todos os direitos reservados.

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  • O processo de produção (máquinas e desenvolvimento de aparatos tecnológicos);
  • O movimento: nos meios de transporte, nos esportes, no parque aquático e nos parques de diversão;
  • O aquecimento e a iluminação de ambientes;
  • A alimentação e a distribuição de água.

DESDE O PRINCÍPIO…

A energia que se transforma e se conserva.

Com ele, PCE, entendemos melhor:

Na aula de hoje, exploraremos alguns desses aspectos…

Energia é um conceito que se enquadra naquilo que, em Física, é chamado de “princípio”, definição primeira, ideia sobre a qual se fundamentam teorias e muitos aparatos tecnológicos.

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CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

Exemplo:

Conservação da energia mecânica no Bungee Jumping.

A soma de todas as energias cinéticas e potenciais de um sistema é definida como energia mecânica. Matematicamente:

EM= Ec + EP

EP inclui a energia potencial gravitacional e a potencial elástica.

Para qualquer ponto da trajetória:

A energia mecânica do sistema é igual à energia cinética + energia potencial (gravitacional e elástica).

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PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

Sistema de distribuição de água da sua residência

Energia potencial

Energia cinética

Entenda forças dissipativas, como aquelas que provocam “perdas” de energia mecânica num sistema.

A força de atrito e a força de arrasto (atrito nos meios fluidos) são exemplos de forças dissipativas.

Talvez você ainda não tenha pensado nisso, mas ao tomar um banho, a água da caixa que desce a tubulação e chega ao chuveiro, indica a energia potencial se transformando em energia cinética enquanto energia mecânica permanece a mesma, e claro, desprezando forças dissipativas.

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PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA

Sistema de distribuição de água nas cidades

O reservatório deve estar a uma altura superior a todas as caixas d’água para que a distribuição de água por ação da gravidade aconteça corretamente. Se mesmo assim, a água não chegar como se deve em algum lugar, o uso de bombas d’água deve ser realizado.

Mas, por que isso acontece?

A falha na distribuição de água indica que existem perdas de energia ao longo do caminho, ou seja, não há como desprezar a ação de forças dissipativas nesse sistema.

ESTAÇÃO DE TRATAMENTO

Reservatório elevado

Captação

Rede de distribuição subterrânea

Cidade

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Escreva em seu caderno, como o conceito de conservação da energia pode ser aplicado.

Canal “Curso de Física Básica do Ciência Todo Dia”. O Que É Energia? | Episódio 1. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=3VLPyOLC1nc - Acesso em: 17 out. 2023.

PRATICANDO 1

O que é energia?

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Ponto 1

Ponto 2

Desprezando forças dissipativas

Considerando apenas a energia cinética e potencial associadas a pessoa, entre os pontos 1 e 2, podemos afirmar que:

A energia mecânica se conserva.

A energia potencial gravitacional se transforma em cinética

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

Escorregando no tobogã

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Na montanha-russa, um motor é usado para empurrar o carrinho até o primeiro morro, o mais alto, com o máximo de energia potencial.

Para finalizar a brincadeira com segurança, o sistema de travamento entra em ação, parando o veículo. É o princípio da conservação da energia, mais uma vez, garantindo a diversão!

A partir daí, a energia mudará de forma diversas vezes durante o trajeto, mas a soma de todas as energias (a mecânica e também as dissipadas por consequência do atrito: térmica e sonora) é sempre a mesma.

https://www.blogs.unicamp.br/ciencianerd/2017/02/06/montanha-russa-fisica-e-adrenalina/

PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

Montanha-russa

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1)Acesse o simulador:

https://phet.colorado.edu/sims/html/energy-skate-park-basics/latest/energy-skate-park-basics_pt_BR.html

2) Escolha a opção intro.

3) Selecione a opção “Gráfico em barras”.

PRATICANDO 2

Simulador: Energia na pista de skate

4) Posicione o skatista no topo da rampa e dê o PLAY.

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Com base na simulação “Energia na pista de skate”, responda em seu caderno:

Na descida:

Ep → Diminui

Ec → aumenta

EM → Não varia

Na subida:

Ep → aumenta

Ec → diminui

EM → Não varia

PRATICANDO 2

Simulador: Energia na pista de skate

2 min

O que acontece com a energia potencial, cinética e mecânica durante a subida e a descida do skatista na rampa?

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PRATICANDO 3

Energia na pista de skate

d05 - Analisar a conservação da energia mecânica em sistemas, com ou sem perdas energéticas.

  • A e D, a energia potencial gravitacional é nula.
  • A e D, a energia mecânica nula.
  • B e C, não possui energia cinética.
  • B e C, possui energia cinética.
  • B e C, não possui energia mecânica.

A figura a seguir indica a posição de um skatista em diversos pontos de uma rampa. Desprezando ação de forças dissipativas, sobre o skatista é correto afirmar que nos pontos:

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O QUE VIMOS?

Professor, caso tenha alguma sugestão ou elogio para esta aula, acesse: https://forms.gle/ZuC8G4UPYMEdztJy5

Nesta aula, analisamos a conservação da energia mecânica em diversas situações, com e sem perdas energéticas.

PARA

Livro didático

Coleção Multiversos,

Vol. 2: movimentos e equilíbrios na natureza.

Pág.62

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REFERÊNCIAS

BARRETO F, Benigno. SILVA, Claudio. Física aula por aula: vol.1. Física Moderna. 3ª Ed. São Paulo: FTD, 2016.

GONÇALVES FILHO, Aurélio. Física: interação e tecnologia. Vol. 1. Aurélio Gonçalves Filho, Carlos Toscano. 2ª ed. – São Paulo: Leya, 2016.

HEWITT, Paul G. Fundamentos de Física Conceitual – tradução Trieste Ricci. – Porto Alegre: Bookman, 2009.

GODOY, Leandro Pereira de. Multiversos. Ensino médio/ Leandro Pereira de Godoy, Rosana Maria Dell’Agnolo, Wolnei Candido de Melo. 1ª ed. São Paulo: FTD 2020.

ASTH, Rafael. Física a serviço da adrenalina. Blog Unicamp: ciência nerd. Disponível em: https://www.blogs.unicamp.br/ciencianerd/2017/02/06/montanha-russa-fisica-e-adrenalina/ Acesso em: 20 mar. 2024