* Comprovar a Lei da Conservação da Energia em situações do cotidiano; * Distinguir fisicamente e algebricamente o processo de transformação conservativa e não conservativa da energia mecânica; * Interpretar problemas à luz de conceitos relacionados às formas de energia mecânica;

Uma aula de 50 minutos.

* Conceitos relacionados à energia cinética e potencial gravitacional.

 Motivação / Introdução:
O conceito de energia é considerado por muitos autores como um tema gerador no ensino de física. Isso se deve ao fato desse conteúdo estar presente em praticamente todos os processos físicos que são abordados no Ensino Médio. Do ponto de vista de sua aplicabilidade para o aluno, esse é também um tema muito importante, pois frisa as questões acerca da energia de forma que ultrapassa a esfera da disciplina de física e permeia outras áreas como a biologia, química, geografia, história, matemática, etc. No cotidiano do aluno, questões envolvendo a energia também aparecem na esfera da economia, das questões relacionadas ao meio ambiente, etc.
Nos processos de transformação de uma forma de energia em outra algo muito importante é a chamada Lei de Conservação da Energia que é o que veremos de forma contextualizada a partir de agora.

Em sala de aula (20 min.)
1º momento: Inicialmente será feita uma discussão sobre a importância da energia na nossa vida. Nesse momento o vídeo (De onde vem a energia elétrica?) deverá ser exibido de forma a trazer a tona novas questões.

De onde vem a energia elétrica?

Também poderão ser trabalhados recortes de jornais e fragmentos de páginas da Internet, abordando a problemática da energia no mundo moderno. Esses elementos visam alimentar um pequeno debate sobre o tema.
2º momento: Um experimento de queda livre será feito deixando simplesmente cair uma pedra de uma pequena altura. O aumento de velocidade da mesma será atribuído a diminuição de altura vinculando assim a transformação de energia potencial (E_P=mgh) em energia cinética (E_C=mv²/2). Se houver um parque nas proximidades da escola uma outra demonstração desse processo de transformação poderia ser o movimento de uma criança ao descer de um escorregador. Nesse caso, como as velocidades são menores é mais fácil perceber o aumento de velocidade ao longo do tempo. Vale a pena lembrar que, Galileu Galilei, em 1638, usou um instrumento parecido para estudar os movimentos de queda (Plano inclinado).
Embora a queda livre e o movimento de um corpo numa rampa inclinada remetam à idéia da conservação da energia, a dificuldade de mensurar grandezas de posição e tempo fora do ambiente de um laboratório im pede que inferências mais precisas sejam feitas. Resolveremos essa questão, usando um Objeto de Aprendizagem.

Na sala de informática (20 min.)

 Energia: uma propriedade dos sistemas

O Objeto de Aprendizagem: Energia – uma propriedade dos sistemas trabalha uma situação corriqueira que é a descida de uma criança de um escorregador e tem como diferencial em relação à uma situação real apresentar parâmetros de energia do sistema além de permitir ajustes nas condições do evento (v₀ ; μ).
Peça aos alunos que interajam com o objeto e procurem refletir a cerca das seguintes questões:
* A velocidade da menina varia ao longo da descida?
* A velocidade de saída influi na velocidade de chegada? E no tempo da descida?
* Descreva os gráficos de energia e interprete cada uma das três curvas.
* Há alguma relação matemática entre as três curvas ou são independentes?
* Após a descida é possível variar o coeficiente de atrito da superfície plana (0-1).
* Nessa parte do movimento há algum tipo de alteração no movimento sob o ponto de vista da energia?
Lembre aos alunos que esse Objeto de Aprendizagem permite visualizar em um gráfico a energia potencial e cinética variando à medida que a menina desce o escorregador. Podemos perceber ainda que a soma dessas duas energias é constante ao longo do movimento reforçando a Lei da Conservação da Energia Mecânica.
 

 

Nome	Tipo
Energia: uma propriedade dos sistemas	Animação/simulação
De onde vem a energia elétrica?	Vídeo

http://www.bibvirt.futuro.usp.br/videos/tv_escola/ciencias http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/fisica/EXTERNOS/ufpb_energia/Animacao/Energia.html http://www.feiradeciencias.com.br/sala25/25_MP_01.asp. http://www.aneel.gov.br/122.htm http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/quimica/radioatividade/atividade4/atividade4.htm http://rived.proinfo.mec.gov.br/atividades/fisica/energia/atividade1/atividade1.htm

Quando os alunos estiverem acessando o Objeto de Aprendizagem Energia – uma propriedade dos sistemas. Peça a eles que respondam as seguintes questões: 1) A variação da velocidade inicial da menina altera a energia mecânica total do sistema? Como? 2) Complete como temo adequado em relação à descida da rampa: Podemos verificar que gradualmente ocorre uma redução da energia ______________ (cinética; potencial; mecânica total). Isso é natural uma vez que a altura em relação à base da rampa diminui. Entretanto algo curioso é que independente da velocidade inicial a energia ______________ (cinética; potencial; mecânica total) sempre permanece constante o que comprova a Lei da Conservação da Energia. 3) Marque a alternativa correta: O gráfico abaixo em relação à velocidade inicial (v) da menina e o coeficiente de atrito (μ) da parte horizontal que mostra que: a) v = 0 ; μ = 0 b) v < 0 ; μ = 0 c) v = 0 ; μ > 0 d) v > 0 ; μ = 0 e) v > 0 ; μ > 0 4) Usando as relações que permitem o cálculo de energia cinética e potencial. Determine a velocidade da menina na base do escorregador considerando que a velociade inicial seja zero que o escorregador tenha 5m de altura. Use a Lei de Conservação da Energia. 5) Como calcular a energia mecânica total sabendo apenas o valor da energia cinética e potencial da menina? Apresente sua resposta através de uma equação matemática. EMT = .............. 6) Ao atribuirmos algum valor para o coeficiente de atrito estamos tornando o sistema não-conservativo, ou seja, a energia mecânica do sistema deverá: