Interpretar situações em que envolva conservação da energia e conservação da quantidade de movimento.

Colisão frontal, colisão elástica, conservação da quantidade de movimento e conservação da energia mecânica.

Sugerimos que o professor simule situações que envolvam conservação da quantidade de movimento e conservação da energia, explicando cada parte na sequência que os fatos ocorram como nas figuras que seguem.

Primeiro passo: Após um lembrete sobre conservação de energia mecânica num sistema de forças conservativas, conservação da quantidade de movimento linear em um sistema mecanicamente isolado e colisão elástica, explicar como é constituído o pêndulo de Newton, esquema ilustrativo, figura 01, projetando a figura numa tela de modo que todos os alunos possam vê-la.

Segundo passo: Explicar passo a passo o que acontece com o pêndulo de Newton quando levantamos uma das bolinhas, bolinha verde, figura 02, e soltamos da posição mostrada na figura. Após a bolina chegar à posição mais baixa, sua energia potencial se transforma em cinética. Ao colidir com a azul, transfere energia para essa, suponha o choque elástico. Durante o choque entre as duas bolinhas a quantidade de movimento e a energia mecânica se conservam. A bolinha azul por sua vez colide com a bolinha marrom e transfere a energia recebida para ela. A marrom transfere energia para a bolinha amarela e esta para a vermelha. A vermelha ao adquirir energia, não tendo outra pela frente, sobe perdendo energia cinética e adquirindo energia potencial até atingir a altura h, altura equivalente da bolinha verde inicialmente. Observe que em todos os choques entre duas bolinhas vizinhas houve conservação da quantidade de movimento e da energia mecânica.

         Após atingir o ponto mais alto, figura 03, a bolinha vermelha volta, desce e atinge a bolinha amarela transferindo energia para ela. Esta transfere energia para a marrom que transfere para a azul e daí para a verde que então sobe até a posição original do movimento, reiniciando assim novo ciclo.

            Após explicações o professor deve ain da acrescentar que hou ve conservação da ener gia mecânica durante t odo movimento de um c iclo. O professor deve pedir aos alunos para calcular a energia m ecânica do sistema em cada instante ilustrad o na figura. Para ver ificar que houve conse rvação da quantidade d e movimento o professor de ve pedir aos alunos que calcule a velocidade em que a bolinha verde chega no ponto mais baixo e depois calcule a velocidade inicial da bolinha vermelha para que ela atinja a altura h.

          Cabe ao professor lembrar aos alunos que o movimento vai amortecendo até cessar após algum tempo porque na realidade há forças dissipativas, como resistência do ar, caso contrário o pêndulo oscilaria indefinidamente.  

           A seqüência dos acontecimentos entre duas figuras na mesma linha é sempre da esquerda para a direita e o instante ilustrado a direita na figura 02 é o mesmo ilustrado a esquerda da figura 03.

Terceiro passo: Repetir a explicação quando se eleva duas bolinhas juntas ao invés de uma como ilustrado nos esquemas abaixo, figuras 04 e 05. É como se tivesse dois pêndulos oscilando juntos.

Os esquemas a seguir são mais opções a serem exploradas neste dispositivo, pêndulo de Newton. Figura 06 é um esquema onde se eleva três bolinhas ao mesmo tempo e abandonando simultaneamente da altura h. A figura 07, um esquema com quatro bolinhas, após abandoná-las de uma altura h, como se ria a seqüência do movimento? Peça aos alunos que façam desenhos mostrando a seqüência do m ovimento até completar um ciclo completo, ou seja, durante um período.

Quarto passo: Se o professor dispuser de recursos em sua escola, seria bastante produtivo e sem dúvida muito agradável que apresentasse aos alunos dois filmes que se encontra em Recursos Educacionais no Portal do Professor. O primeiro se diz respeito ao pêndulo acima discutido: “Mago da física - pêndulo de Newton”, cujo endereço eletrônico é:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=8822

Vale a pena conferir e mostrar para a turma um outro filme, bem interessante, que se encontra também em Recursos Educacionais no Portal do Professor, cujo título é “Mago da física - colisões - um exemplo didático e lúdico” tem objetivo semelhante se encontra no seguinte endereço:

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnica.html?id=8817

Obs. Figuras sem referência é de autoria própria

O professor poderá utilizar as figuras 06 e 07, pedir aos alunos que expliquem como deveria ser os movimentos desses dois esquemas e como se explica a conservação da quantidade de movimento e/ou conservação da energia quando cada bolinha tem seu estado de movimento alterado.