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segunda-feira, 5 de março de 2012

FÍSICA - BATE E NÃO VOLTA (MECÂNICA)



Objetivo

    O objetivo deste experimento é ilustrar a energia de interação de um objeto com a Terra, a Energia Potencial Gravitacional.

Contexto

    O Princípio da Conservação da Energia diz que "a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída".
    Todos os objetos que possuem massa atraem-se mutuamente. 
    A intensidade da força de atração (gravitacional) varia de acordo com a massa dos objetos.
     Essa força diminui à medida que a distância entre os objetos aumenta.
     A força gravitacional é proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
    Um objeto próximo à superfície terrestre possui energia potencial gravitacional, que é a energia de interação entre a massa do objeto com a massa da Terra. 
    Essa energia está armazenada no sistema Terra-objeto e vai reduzindo-se à medida que a distância Terra-objeto diminui. 
    Ou seja, para efeitos práticos, à medida que o objeto vai perdendo altura. 
    Durante a descida, o objeto transforma essa energia potencial gravitacional em energia cinética, que é a energia de movimento. 
    Sendo que, ao final do movimento de queda do objeto, a energia cinética presente é transformada em energia de deformação do objeto com o solo. 
    Ao longo da trajetória do objeto, há uma pequena perda de energia cinética devido ao atrito do objeto com o ar e, também, há deformação do objeto no choque com o solo, que produz outras formas de energia, como energia térmica e sonora. 
    Mas essas perdas são tão pequenas que podem ser consideradas desprezíveis.
    A quantidade de energia potencial gravitacional é diretamente proporcional ao produto entre a massa do objeto, a aceleração da gravidade local e a altura do objeto em relação à superfície de contato.

Idéia do Experimento

    A idéia do experimento é mostrar que quanto maior a altura de queda, ou seja, quanto maior a energia potencial gravitacional no início do movimento de queda de um objeto, maior será a deformação do objeto ao final da queda. Isto porque, a deformação sofrida por um objeto está diretamente relacionada com a energia disponível para isto. 
    Por exemplo, quando derretemos um pedaço de plástico, necessitamos de um certa quantidade de energia para deformá-lo, para isto utilizamos a energia calorífica. 
    Para amassar uma bolinha de massa de modelar, precisamos dispor de energia para amassá-la. 
    Essa energia é transferida do nosso corpo para a bolinha. Agora, quando deixamos uma bolinha de massa de modelar cair, a energia necessária para deformá-la provém da altura de queda da bolinha, ou seja, da energia potencial gravitacional armazenada na bolinha. A quantidade de energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do seu movimento poderá ser avaliada através da deformação do objeto ao colidir com o solo.
    O experimento consiste em utilizar uma bolinha de massa de modelar.
     Ao iniciar o movimento a bolinha transforma energia potencial gravitacional em energia cinética.
     À medida que o objeto vai perdendo altura, sua energia potencial gravitacional vai sendo transformada em energia cinética. 
    Assim que o objeto colide com o solo, ele usa a energia cinética para a deformação.
    O que se pode observar é que, quanto mais aumentarmos a altura de queda da bolinha, verificamos que mais deformada ela ficará no final do movimento. Essa deformação deve-se à quantidade de energia potencial gravitacional da bolinha, pois está é função da altura. 
    A elevação da altura de queda do objeto implica em uma maior quantidade de energia potencial gravitacional, que por sua vez, faz com que o objeto adquira mais energia cinética ao final da queda. 
    Pois toda energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do movimento é transformada em energia cinética. 
    Esta maior quantidade de energia cinética implica em uma deformação maior da bolinha ao colidir com o solo.
Tabela do Material

Ítem

Observações

massa de modelar

Usamos a massa de modelar para fazer uma bolinha.
Montagem
  • Pegue um pedaço de massa de modelar e faça uma bolinha.
  • Levante-a a uma certa altura e deixe-a cair. Observe a parte da bolinha que deformou ao colidir com o solo.
  • Refaça a bolinha.
  • Repita o procedimento para diferentes alturas e observe o que acontece com a parte da bolinha que colidiu com o solo, sempre antes refazendo a bolinha.
Comentários
  • Neste experimento usamos uma massa de modelar encontrada em qualquer papelaria. Como opção, sugerimos uma receita de massa de modelar caseira com os seguintes ingredientes: 2 xícaras (250ml) de farinha de trigo; 1 xícara (125ml) de sal; água para dar consistência de pão à massa (pouco mais do que 1 xícara); 2 colheres de sopa de óleo comestível ou óleo de amêndoas. Modo de Fazer: Aos poucos, misture a água na composição farinha-sal, de modo que fique homogêneo. Após, misture o óleo na composição farinha-sal e amasse para obter a consistência de pão. Esta massa é mais mole e permite uma melhor visualização dos efeitos.
Esquema Geral de Montagem

Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru

FCB/FCL

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