Economia de energia

Plano de Aula

Professor: Carlos Raphael Rocha

Data: 18/06/2006

Título: “Conservação de Energia”

Objetivos: Definir a energia mecânica. Enunciar a lei de conservação de energia mecânica. Aplicar o princípio de conservação de energia mecânica nas situações do cotidiano.

Conteúdo: Energia Mecânica. Conservação de Energia.

Recursos Didáticos: Retroprojetor. Experimento “Vai e Volta”.

Procedimento Didático: No início da aula, o professor deve expor os objetivos da aula aos alunos.

Seguindo a aula, o professor deve mostrar uma transparência que contém a história em quadrinhos do ANEXO AO PLANO DE AULA, que serve como analogia ao conceito de conservação de energia. Lê-se a história juntamente com os alunos e o professor deve questionar aos alunos: “Sempre alguém perde e alguém ganha. Mas o que se conserva?”. Utilizando a tabela, o professor irá demonstrar que o número total de figurinhas sempre é o mesmo.

O professor explicará que, assim como o número total de figurinhas, a energia de todo e qualquer sistema sempre se conserva, mas que isto serve somente para sistemas para os quais não haja forças externas e forças dissipativas, situação considerada ideal. Dever-se-á voltar a este ponto em outro momento da aula.

Relembrando os conceitos de energia potencial gravitacional, energia potencial elástica e energia cinética, o professor deve utilizá-los para explicar que a energia mecânica é constituída pela soma dessas energias de um corpo. Ou simplesmente: “A energia mecânica é a soma das energias potencial e cinética de um corpo”.

Agora se deve relembrar que a energia que se conserva em um sistema é a energia mecânica. Em qualquer ponto do movimento do corpo, ela deve ter sempre o mesmo valor e, neste momento, enuncia-se a Lei de Conservação de Energia Mecânica: “Num sistema conservativo, a energia mecânica é sempre constante”.

Para elucidar esta lei, utilizar-se-á de exemplos.

• Primeiro exemplo: quando jogamos uma pedra para cima a partir do solo, ela sobe até certa altura e torna a cair até o solo. No início do movimento, percebe-se que a pedra só possui energia cinética. Quanto atinge a altura máxima, ela possui somente a energia potencial gravitacional. Se calcularmos a energia mecânica em cada um destes pontos, veremos que elas possuem o mesmo valor, assim como se calculássemos o valor da energia mecânica para qualquer ponto da trajetória da pedra.

• Segundo exemplo: Quando um corpo em movimento entra em contato com uma mola, ele a comprime, dando-a energia potencial elástica e diminui sua energia cinética. Depois de estar contraída ao máximo, quando um corpo possui velocidade nula, a mola volta a se distender dando energia cinética novamente ao corpo que irá sair com a mesma velocidade que estava quando entrou em contato com a mola.

Para demonstrar a lei de conservação de energia para todo tipo de sistema, enunciar-se-á o Princípio Geral de Conservação de Energia: “A energia pode ser transformada de uma forma em outra, mas