FÍSICA
1ª SÉRIE
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA MECÂNICA
AULA 28
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.
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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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.
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).
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.
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
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?
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
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:
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.
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?
PRATICANDO 3
Energia na pista de skate
d05 - Analisar a conservação da energia mecânica em sistemas, com ou sem perdas energéticas.
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:
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
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