Objetivo
O
objetivo deste experimento é ilustrar o conceito de Energia Cinética.
Contexto
O
Princípio da Conservação da Energia diz que " a energia pode ser
transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída".
A
energia cinética é a forma de energia que esta associada à quantidade de
movimento de um objeto. Ou seja, ela só existe quando o objeto possui
velocidade em relação a um determinado ponto de referência. No dia-a-dia
podemos fazer várias verificações de transformações de outras formas de energia
em energia cinética, como: a energia acumulada no combustível é transformada em
energia de movimento de um carro; a energia elétrica é transformada em energia
cinética em aparelhos como ventilador, liquidificador,furadeira, etc. No
lançamento de um pião, a pessoa que puxa a cordinha transfere energia para o
pião, que a reterá como energia cinética (de rotação) e, em seguida,
transferirá para o ambiente, principalmete como agitação térmica do ar (energia
cinética) e atrito com o piso. A massa do objeto também influi na quantidade de
sua energia cinética, de tal forma que , quanto mais massa, para uma velocidade
fixa, maior a quantidade de energia cinética. A energia cinética é diretamente
proporcional à massa e ao quadrado da velocidade do objeto.
Idéia do Experimento
A
idéia do experimento é fazer algo que ilustre a quantidade de energia cinética
necessária para a deformação de um objeto. A partir da deformação causada,
queremos mostrar como as grandezas físicas massa e velocidade influenciam a
energia cinética de um objeto.
Um
objeto para se deformar necessita de energia. Esta energia pode ser fornecida
de diversos modos. Neste caso, a energia cedida para o objeto se deformar é a
energia cinética de uma bolinha, que por sua vez, foi cedida pelo nosso corpo,
através de um "empurrão".
O
experimento consiste em utilizar uma certa quantidade de massa de modelar, uma
régua e uma bolinha (ver o desenho no esquema geral de montagem). A bolinha,
para iniciar o movimento, necessita de uma certa quantidade de energia. Esta
energia é transferida do nosso corpo para a bolinha. Ao entrar em contato com a
massa de modelar, no final da régua, a energia cinética da bolinha é
transformada em energia de deformação. Portanto, se a massa de modelar se
deforma mais, isto implica um recebimento maior de energia cinética, supondo
que a deformação causada é proporcional à energia transferida.
O
que se observa é que, ao impulsionarmos a bolinha na direção paralela de um dos
lados da régua, ela irá entrar em contato com a massa de modelar e provocará
nesta uma deformação. Impulsionando a bolinha do outro lado da régua, só que
imprimindo mais velocidade, a massa de modelar sofrerá uma deformação maior.
Isso implica que a massa de modelar se deforma mais à medida que a bolinha possui
mais velocidade. Deformação maior significa que a massa recebeu mais energia.
Daí conclui-se que com mais velocidade a bolinha tem mais energia cinética.
Se
impulsionarmos a mesma bolinha em um dos lados da régua e uma outra bolinha com
mais massa no outro lado, ambas com aproximadamente a mesma velocidade, podemos
observar que as deformações na massa de modelar serão diferentes. Este fato se
deve às bolinhas terem massas diferentes. Isso implica que a massa de modelar
se deforma mais à medida que a bolinha possui mais massa. Novamente, deformação
maior significa que a massa de modelar recebeu mais energia e conclui-se que
com mais massa, a bolinha tem mais energia cinética.
Depois
destas experimentações, pode-se bem concluir que a energia cinética é, pelo
menos, diretamente proporcional à massa e à velocidade do objeto.
Tabela do Material
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Item
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Observações
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massa de modelar
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Utilizamos a massa de modelar para moldar o
anteparo onde a bolinha irá bater.
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régua
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A régua poderá ser de qualquer tamanho.
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bolinhas
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Bolinhas de vidro de tamanhos diferentes.
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Montagem
- Molda-se
a massa de modelar como se fosse um " bolo ". Com a palma da mão
amasse a massa de modelar e deixe uma pequena borda (ver esquema geral de
montagem).
- Coloca-se
a régua dividindo esta borda ao meio, de modo que, a massa fique dividida
em dois lados.
- Use
os dois lados lados da régua para fazer comparações das deformações
sofridas pela massa quando temos diferentes quantidades de energia
cinética, quer pela variação da velocidade, quer pela variação da massa.
