segunda-feira, 25 de março de 2013

Exemplo - Leis de Conservação, Berço de Newton.

O dispositivo que você vê na animação abaixo é chamado "Berço de Newton". Veja ao lado um retrato de Newton com sua bela peruca. Vamos usar o dispositivo para ilustrar o conceito de conservação da Energia Mecânica.

Claro, para um dispositivo real a energia não se conserva pois existe dissipação de energia na forma de calor, vibração, som,etc. Vamos imaginar que a dispersão de energia no sistema seja tão pequena que possa ser desprezada sem perigo. Esta é a situação mostrada na animação a seguir.

Nela, considere as esferas feitas de aço (como é comum no dispositivo real) e todas de mesma massa. As colisões entre elas, nestas condições, podem ser consideradas inelásticas. Quando as esferas laterais estão na sua altura máxima a energia mecânica do sistema está toda na forma de energia potencial gravitacional.


Newtons cradle animation book


No momento da colisão das esferas laterais com as esferas interiores a Energia Mecânica do sistema está toda na forma cinética. Através de colisões sucessivas das esferas interiores a energia cinética é "transferida"  de esfera em esfera. Repare que a última esfera está livre.

Cuidado! A palavra "transferida" é usada como força de expressão. Energia não é matéria. Portanto, não há algo a ser transferido. Repare que a última esfera está livre.

Assim, como as massas são as mesmas, quando a última esfera recebe a colisão inelástica dispara com a mesma velocidade da primeira esfera e alcança a mesma altura máxima. Nesta posição a Energia Potencial é a mesma do inicio. A Energia Mecânica então se conservou e o processo pode se repetir indefinidamente.






A animação desta postagem é propriedade da Wikipédia - A enciclopédia Livre. Ela está sob licença Creative Commons e foi disponibilizada para uso educacional pela Wikimedia commons.org. Disponível neste link.







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