Conservação de energia

Conservação de energia
Nesta atividade você verificará a validade da lei de conservação de energia em diversas
situações.
I. Objeto caindo em queda livre
1. Deixe um objeto cair e observe. Escolha um objeto que você ache que caia com pouca
influência da resistência do ar. O movimento pode ser filmado para análise no
Tracker.
2. Qual transformação de energia você observa nesse movimento?
3. Como não há forças dissipativas, a energia mecânica do objeto deve se conservar.
Então a perda de energia potencial gravitacional deve ser igual ao ganho de energia
cinética.
a) Você consegue fazer medidas que te permitam calcular a energia cinética ganha?
b) Você consegue fazer medidas que te permitam calcular a energia potencial
gravitacional perdida?
c) Faça essas medidas.
4. Houve conservação de energia?
II. Máquina de Atwood
1.
2.
3.
4.
Vamos analisar a máquina de Atwood, volte às suas anotações sobre esse assunto. (1)
Quais transformações de energia ocorrem durante o movimento?
Calcule o valor da energia mecânica inicial e o valor da energia mecânica final.
Houve conservação de energia? Se não, porque? A energia mecânica diminuiu ou
aumentou? Se diminuiu, o que aconteceu com ela? Se aumentou, de onde ela veio?
III.
Massa-mola
1. Prenda um objeto, como um estojo, à mola que você recebeu. Deixe-o oscilar
verticalmente.
xac
xab
Na figura o ponto C representa a posição da extremidade da mola quando ela está
relaxada, o ponto A representa a posição quando o objeto está pendurado, e o ponto
B a posição inicial de onde a mola será solta para se mover.
(1) Caso você não tenha as anotações necessárias, utilize os valores que eu colhi: o objeto mais pesado tinha
236 g, o objeto mais leve 206 g. O objeto mais pesado desceu 27 cm a partir do repouso, adquirindo uma
velocidade final de 0,52 m/s.
2. Quais transformações de energia você observa nesse movimento de oscilação?
3. Meça a massa do objeto e a constante elástica da mola. (A força exercida pela mola é
igual à deformação dela vezes a constante elástica, Fm=k.x, se você puxar a mola
com uma força conhecida e medir sua deformação (diferença de tamanho sem força
e com força), pode calcular a constante elástica.)
4. Filme o movimento. No Tracker, obtenha os valores de posição vertical e velocidade
vertical em função do tempo para uns 3 ou 4 ciclos.
Sugiro que escolha o ponto C como a origem do seu sistema de referência. Para isso,
na filmagem deve constar a imagem da mola pendurada, mas sem sofrer a ação do
peso do estojo.
5. Copie as colunas com os valores de y, vy e t para o Excel ou o Calc. Defina novas
colunas com fórmulas que calculem a energia cinética, a energia potencial elástica, a
energia potencial gravitacional e a energia mecânica. (Se não souber como fazer,
chame a professora). Chame a professora e apresente seus resultados.
6. Desenhe, com auxílio do Excel ou do Calc, em um único gráfico, o comportamento da
energia cinética, da energia potencial elástica e da energia mecânica.
7. Observe o gráfico.
a) Identifique no gráfico quais são os instantes de tempo em que a mola está em seu
ponto mais baixo. O gráfico de Epe está como esperava neste instante? E o de Epg?
E o de Ec?
b) Faça análise semelhante para um instante em que a mola está em seu ponto mais
alto.
c) Faça análise semelhante para um instante em que a mola está em seu ponto
médio.
8. Analise os gráficos em termos de conservação de energia. A energia se conservou?
(1) Caso você não tenha as anotações necessárias, utilize os valores que eu colhi: o objeto mais pesado tinha
236 g, o objeto mais leve 206 g. O objeto mais pesado desceu 27 cm a partir do repouso, adquirindo uma
velocidade final de 0,52 m/s.