Conscientizar de que em um sistema mecânico isolado a energia mecânica do sistema mantém-se constante.

Verificar que a energia potencial pode ser transformada em energia cinética e vice-versa.

Energia potencial gravitacional, energia potencial elástica e energia cinética.

Sugerimos que inicialmente o professor faça uma ligeira recapitulação sobre energia potencial gravitacional, energia potencial elástica, energia cinética e sistema de forças conservativas. A partir deste ponto defina energia mecânica. Depois utilize os esquemas das figuras seguindo os passos abaixo.

    Primeiro passo: Projetar numa tela o desenho abaixo, figura 01- A e B. O professor deverá pedir aos alunos que com seus conhecimentos de cinemática, usando a aceleração igual a g, considerando que a bolinha é abandonada (velocidade zero) no instante t_o (tempo inicial) na figura 01-A, na ausência de interferência do ar, calcule a velocidade da bolinha no instante t, em que toca o solo.

Usando o valor obtido, pedir que encontrem a energia mecânica da bolinha nos dois instantes considerados, t_o e t; pedir também para comparar esses dois valores; energia mecânica inicial e energia mecânica no final do movimento.

Pedir também que calcule o valor de v_o na figura 01-B para que a bolinha chegue com velocidade nula no instante t. Mais uma vez pedir que determine a energia mecânica nos dois momentos t_o e t. Comparar esses valores.

Segundo passo: Mostrar, projetando numa tela ilustrações que apresentam alguns exemplos de transformação de energia cinética em potencial ou vice versa, como na figura 01. Durante a queda da bolinha, a energia potencial vai sendo transformada em cinética e durante a subida a energia cinética vai sendo transformada em energia potencial gravitacional. Em cada instante, inicial, 1, 2 e 3 a energia me cânica tem o mesmo val or, equação abaixo na figura.

  Terceiro passo: Mostrar a figura 03 que simula três momentos; O primeiro instante a bolinha está encostada na mola comprimida, ponto (A), nesse momento sua velocidade é nula, portanto sua energia cinética é nula. No instante (B), já em movimento, mas ainda em contato com a mola, já possui energia cinética que corresponde ao valor da energia potencial perdida pela mola, e finalmente num terceiro instante, ponto (C), a bolinha perde contato com a mola. Nesse instante, toda energia potencial elástica da mola já foi transferida para a bolinha, ou seja, a energia potencial elástica se anula. É bom frisar que em qualquer ponto, a energia total do sistema, mola e bolinha, (energia mecânica) tem o mesmo valor, embora no instante A, está presente apenas a energia potencial e no instante C apenas cinética, em qualquer momento, a soma energia potencial elástica + energia cinética é constante.

     Quarto passo: O professor pode mostrar para os alunos o filme, que se encontra no portal do professor, link abaixo, sobre conservação da energia mecânica. Este filme simula a transformação de energia potencial gravitacional em energia cinética, durante a queda de um trapezista e depois a transformação de energia cinética em energia potencial elástica, na rede. Esta se transforma novamente em energia cinética que durante a subida se transforma novamente em energia potencial gravitacional. Em qualquer instante a soma total dessas energias, isto é, a energia mecânica tem sempre o mesmo valor. O filme pode ser interrompido em qualquer ponto e esses valores aparecem no quadro. Bastante didático e assimilativo, vale a pena conferir.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=1409

Obs. Figuras sem identificação da fonte indica autoria própria

Um salto radical

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=977

       Sugerimos que seja fornecida aos alunos uma situação que envolva transformação de energia cinética em potencial e/ou de energia potencial em cinética, num sistema de forças conservativas. O exercício deverá conter cálculos de fácil resolução a fim de que haja tempo para discussão do mesmo.