Conservação da energia mecânica

Orientações aos alunos:
* Leiam com atenção e observem os exemplos.
* Assistam às aulas pelo CMSP, TV, vídeo aulas e pesquisem em livros didáticos ou pela internet
* Copiem os textos e os exercícios no caderno.
* Identifiquem as atividades com nome, série, turma e n° de chamada ( se possível )
* Enviem as atividades para o E-mail: josecorreia@prof.educacao.sp.gov.br
* Data de entrega: até 01/07.


Lembrando, da aula passada que:
- Energia cinética:  Ec = m . v²
                                          2
- Energia potencial gravitacional: Epg = m . g . h
- Energia potencial elástica: Epe = K . x²
                                                           2
- Energia mecânica: Em = Ec + Epg
- Conservação da energia mecânica: a energia mecânica inicial é igual a energia mecânica final. Assim, temos
Emi = Emf
Eci + Epgi = Ecf + Epgf

Conservação de Energia Mecânica

A energia mecânica de um corpo é igual a soma das energias potenciais e cinética dele.

Então:

Qualquer movimento é realizado através de transformação de energia, por exemplo, quando você corre, transforma a energia química de seu corpo em energia cinética. O mesmo acontece para a conservação de energia mecânica.

Podemos resolver vários problemas mecânicos conhecendo os princípios de conservação de energia.

Por exemplo, uma pedra que é abandonada de um penhasco. Em um primeiro momento, antes de ser abandonada, a pedra tem energia cinética nula (já que não está em movimento) e energia potencial total. Quando a pedra chegar ao solo, sua energia cinética sera total, e a energia potencial nula (já que a altura será zero).

Dizemos que a energia potencial se transformou, ou se converteu, em energia cinética.

Quando não são consideradas as forças dissipativas (atrito, força de arraste, etc.) a energia mecânica é conservada, então:

Para o caso de energia potencial gravitacional convertida em energia cinética, ou vice-versa:

Para o caso de energia potencial elástica convertida em energia cinética, ou vice-versa:

Exemplos:

1) Uma maçã presa em uma macieira a 3 m de altura se desprende. Com que velocidade ela chegará ao solo?

2) Um bloco de massa igual a 10kg se desloca com velocidade constante igual a 12m/s, ao encontrar uma mola de constante elástica igual a 2000N/m este diminui sua velocidade até parar, qual a compressão na mola neste momento?

Antes de resolver os exercícios, assistam a vídeo aula de energia cinética, energia potencial gravitacional e energia potencial elástica na plataforma Stoodi. No google, digitem stoodi, vídeo aulas gratuitas, selecionem a disciplina (Física), selecionem o conteúdo (energia cinética, energia potencial gravitacional e elástica). Assistam às vídeo aulas e façam os exercícios.

Exercícios.

1) O bate-estacas é um dispositivo muito utilizado na fase inicial de uma construção. Ele é responsável pela colocação das estacas, na maioria das vezes de concreto, que fazem parte da fundação de um prédio, por exemplo. O funcionamento dele é relativamente simples: um motor suspende, através de um cabo de aço, um enorme peso (martelo), que é abandonado de uma altura, por exemplo, de 10m, e que acaba atingindo a estaca de concreto que se encontra logo abaixo. O processo de suspensão e abandono do peso sobre a estaca continua até a estaca estar na posição desejada.

É CORRETO afirmar que o funcionamento do bate-estacas é baseado no princípio de:

a) transformação da energia mecânica do martelo em energia térmica da estaca.

b) conservação da quantidade de movimento do martelo.

c) transformação da energia potencial gravitacional em trabalho para empurrar a estaca.

d) colisões do tipo elástico entre o martelo e a estaca.

e) transformação da energia elétrica do motor em energia potencial elástica do martelo.

2) Sobre a energia mecânica e a conservação de energia, assinale o que for incorreto. 

a) Denomina-se energia cinética a energia que um corpo possui, por este estar em movimento. 

b) Pode-se denominar de energia potencial gravitacional a energia que um corpo possui por se situar a uma certa altura acima da superfície terrestre. 

c) A energia mecânica total de um corpo é conservada, mesmo com a ocorrência de atrito. 

d) A energia total do universo é sempre constante, podendo ser transformada de uma forma para outra; entretanto, não pode ser criada e nem destruída. 

e) Quando um corpo possui energia cinética, ele é capaz de realizar trabalho. 

3) Uma criança abandona um objeto do alto de um apartamento de um prédio residencial. Ao chegar ao solo a velocidade do objeto era de 72 Km/h. Admitindo o valor da gravidade como 10 m/s² e desprezando as forças de resistência do ar, determine a altura do lançamento do objeto.

a) 10m

b) 15m

c) 20m

d) 25m

e) 30m

4)  Uma mola elástica ideal, de constante elástica igual a K=500N/m, quando submetida a ação de uma força, é deformada de 2,0cm. A energia elástica armazenada na mola é de:

a) 0,10J
b) 0,20J
c) 0,50J
d) 1,0J
e) 2,0J

5)Um garoto de massa 20Kg parte do repouso do ponto A do tobogã da figura abaixo e desce sem sofrer a ação de atritos ou de resistência do ar. Sendo H=15m, h=5m e a aceleração da gravidade g=10m², a velocidade do garoto ao passar pelo ponto B, é aproximadamente: 

a) 10m/s

b) 14m/s

c) 16m/s

d) 18m/s

e) 20m/s