Experimento sobre conservação de energia mecânica
Publicado em 25 de junho de 2012 por Leilany Campos Barreto Campos
UNIVERSIDADE ABERTA DO BRASIL – UAB - UFPB VIRTUAL
POLO DE APOIO PRESENCIAL DE POMBAL
“JÁRIO VIEIRA FEITOSA”
LICENCIATURA EM CIÊNCIAS NATURAIS
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL
PROFESSOR: BRUNO CÉSAR
TUTOR: JOSEMBERTO COSTA
ALUNA: LEILANY CAMPOS BARRETO
MATRICÚLA: 91011111
ATIVIDADE 04
“CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA.”
Pombal, 2012
CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Leilany Campos Barreto
RESUMO
Dizemos que o conceito de energia, por sua vez, está associado aos estados dos corpos, que são os de movimento (energia cinética), os de separação entre os corpos (energia potencial gravitacional), das deformações sofridas por um corpo (energia elástica), entre outros. Compreender esse conceito muitas vezes se torna difícil para o aluno que geralmente memoriza o Principio da Conservação da Energia quando fala “a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída”, mas não percebe como ela acontece.
Quem não ouviu a frase do químico francês Antoine Laurent Lavoisier: "Nada se perde, nada se cria, tudo se transforma"? Na física, aplica-se diretamente ao princípio da conservação de energia.
Este artigo tem por finalidade mostra um experimento onde é trabalhada a construção do conceito de Energia e suas transformações, transformação da Energia Potencial Gravitacional em energia Cinética e a Conservação da Energia Mecânica, com resultado, ilustrações e conclusões observados pelos alunos.
Palavras-chave: Ensino da Física, Experimento, Transformação de energia.
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*Universidade Federal da Paraíba Estudante do Curso de Graduação em Ciências Naturais
(Licenciatura a Distância). Polo de Apoio Presencial de Pombal PB “Jario Vieira Feitosa”
ABSTRACT
We say that the concept of energy, in turn, is associated with the states of bodies that are of motion (kinetic energy), the separating bodies (potential energy) of the deformations of a body (elastic energy) , among others. Understanding this concept often becomes difficult for the student who usually remembers the Principle of Conservation of Energy when he speaks "energy can be transformed or transferred, but never created or destroyed", but does not realize how it happens.
Who has not heard the phrase of the French chemist Antoine Laurent Lavoisier: "Nothing is lost, nothing is created, everything is transformed"? In physics, applies directly to the principle of energy conservation.
This article aims to show an experiment where it is worked to build the concept of energy and its transformations, the transformation of gravitational potential energy into kinetic energy and Conservation of Mechanical Energy, with the result, illustrations, and conclusions found by the students.
Keywords: Teaching Physics Experiment, Transformation of energy.
INTRODUÇÃO
Usamos a energia frequentemente no nosso dia-a-dia do, mas na Física de um modo geral se fala que um corpo ou sistema de corpos possui energia quando está em movimento ou em situação que pode ser usado para produzir movimento. A energia existe de diversas formas: quando existe a possibilidade de movimento em um corpo dizemos que ele possui energia potencial, quando este corpo está acima da superfície da Terra em relação a ela este corpo possui energia potencial gravitacional, já a energia que um corpo possui devido a seu movimento é chamada de cinética. É importante ressaltar que a energia pode ser transferida ou transformada de uma forma em outra e segundo Martins (1984) para se chegar a esse princípio da conservação da energia foi necessário o trabalho de muitos pesquisadores que contribuíram de diferentes formas para a elaboração da teoria e sua fundamentação experimental. Neste sentido Queirós e Nardi falam que para o estabelecimento do princípio da conservação da energia houve simultaneamente a interação entre as várias áreas do conhecimento Mecânica, Termodinâmica, Eletromagnetismo, Fisiologia. Portanto, o experimento realizado mostra através de relato e ilustrações como acontece essa transformação em momentos simples do cotidiano e sugere uma forma simples de se transmitir para o aluno. E como complemento metodológico, os exemplos serão ilustrados visando uma melhor compreensão das transformações de energia.
UMA BREVE EXPLANAÇÃO SOBRE A ENERGIA MECÂNICA
Energia mecânica é aquela que acontece devido ao movimento dos corpos ou armazenamento nos sistemas físicos. Energia que pode ser transferida por meio de força seja quando um corpo tem a capacidade de produzir trabalho. No entanto, a energia mecânica total de um sistema é a soma da energia potencial com a energia cinética. Se o sistema for conservativo, ou seja, apenas forças conservativas atuam nele, a energia mecânica total conserva-se e é uma constante de movimento. A energia mecânica "E" que um corpo possui é a soma da sua energia cinética "c" mais energia potencial "p".
São tipos de energia mecânica: potencial quando está associada à posição que um corpo ocupa em relação aos corpos que estão a sua vizinhança; potencial gravitacional que surge da interação gravitacional entre a Terra e um corpo e está associada à posição (altura) deste no campo gravitacional uniforme, sujeita a ação da gravidade. O solo constitui, assim, um plano horizontal de referência para a medida da energia potencial gravitacional; potencial elástico que está também relacionada à posição que o corpo ocupa, é uma forma de energia mecânica armazenada numa mola deformada ou num elástico esticado podendo ser transformada em energia de movimento; Cinética, esta é relacionada ao movimento. Tudo o que se move no universo tem energia cinética. Essa energia em um corpo depende da sua velocidade e da sua massa. Neste sentido, para calcular essa energia utiliza a fórmula: Ec =1 /2. mv².
EXEMPLOS ILUSTRATIVOS SOBRE AS MANIFESTAÇÕES DE ENERGIA
Energia Cinética
Queda - d’água Corpos em movimento Ar em movimento
Energia Potencial Gravitacional
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A proposta do experimento foi elaborada pelo GEF (Grupo de Experimentos de Física) da UNESP (Universidade Estadual Paulista) - SP, intitulado Conservação da Energia I, nele o aluno é convidado através da observação a compreender o princípio da conservação da energia através das transformações da mesma surgida durante a atividade realizada.
No primeiro momento a atividade foi realizada com o apoio de um lápis de quadro branco, a inclinação sofrida pelas réguas que juntas serviram de apoio para o trajeto da bola de gude foi de aproximadamente 20°, no momento em que a bola estava parada sendo preparada para ser largada possuía energia potencial gravitacional, ou seja, havia a interação entre a massa da mesma com a massa da Terra. Sabe-se que essa pode ser calculada pela relação massa vezes a gravidade vezes a altura.
A mesma foi largada e no decorrer do percurso a energia potencial gravitacional foi diminuindo e consequentemente aumentando a energia cinética e chegando ao final onde se encontrava o copo de plástico transferiu parte da energia cinética adquirida durante o percurso, para o copo, empurrando-o, afastando os mesmo por alguns centímetros do seu lugar de origem e parte dela também foi transformada em energia térmica e sonora, pois quando a bolinha atinge o copo acontece um aumento de temperatura e um barulho no copo. Através dessa observação pode ser compreendido de maneira bastante clara como acontece à transformação de energia, visto que, quando a bolinha entrou em contato com o copo ela transformou a energia de antes em outras formas.
Em seguida o mesmo experimento foi realizado com o apoio de um livro didático, desta vez a inclinação sofrida foi de aproximadamente 35º, feito o mesmo percurso pela bolinha e continuando o uso das réguas e do copo, a energia cinética sofrida pela bolinha no seu percurso e pelo copo com a sua chegada foi maior, houve um afastamento de alguns centímetros a mais, mostrando dessa forma que quanto mais alto for colocado a régua maior será a energia adquirida pela bolinha. Com isso tornou-se mais compreensível para o aluno à importância da inclinação e a fórmula que calcula a energia potencial gravitacional, como é demonstrada essa energia depende da altura que se encontra o objeto, da massa que o mesmo possui e da gravidade.
Com esses experimentos obtemos resultados satisfatórios e concretos, podemos observar que os deslocamentos dos corpos são praticamente iguais. Ao realizar o experimento vimos que a distancia que a bolinha percorre é o dobro da outra, mesmo que modifiquemos a altura da queda das bolinhas de modo igual podemos observar que os resultados serão os mesmos, ou seja, o resultado se mantém. Então podemos dizer que para se mantiver mais ou menos energia cinética. Isso mostra que a energia potencial gravitacional esta relacionada a altura da queda do objeto e não a distancia que ele percorre em queda.
CONCLUSÃO
Com os conceitos propostos, as ilustrações e o experimento realizado, pudemos observar tipos de energia e suas transformações, com isso obtemos resultados satisfatórios e concretos de como acontece à transformação de energia. O experimento foi simples, de fácil entendimento e capaz de tirar dúvidas e fixar conceitos físicos que com explorações orais e leituras muitas vezes se torna de difícil compreensão. Portanto, embora considerado complexo o estudo da física quando desenvolvido de forma experimental torna-se atrativo e de fácil compreensão, visto que, as aulas práticas despertam no aluno o interesse e a curiosidade influenciando de maneira significativa para que o mesmo se torne um pesquisador e construtor do seu conhecimento.
REFERÊNCIAS
CRUZ, José Luiz carvalho da. Ciências Naturais. 8ª série Ensino Fundamental. São Paulo: Moderna, 2006.
BONJORNO, Regina Azenha; Bonjorno, José Roberto; Bonjorno, Valter. Física
Fundamental. 2º grau. Vol. Único. São Paulo: FTD, 1993.
Energia Potencial Gravitacional disponível em:
<http://www.portalsaofrancisco.com.br >Acessado em 10/04/2012.
<http://www. formadeenergia.blogspot.com> Acesso 10/04/2012. <http://www.bloggervanessahudgenes.blogspot.com> Acesso 11/04/2012. <http://www.pampasgauchos.blogspot.com>Acesso 11/04/2012.
< http://www.mytreadmilltrainer.com> Acesso 11/04/20