Fonte: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomy, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

Este experimento demonstra o princípio trabalho-energia. A energia é um dos conceitos mais importantes da ciência e não é simples de definir. Este experimento lidará com dois tipos diferentes de energia: energia potencial gravitacional e energia cinética translacional. A energia potencial gravitacional é definida como a energia que um objeto possui devido à sua colocação em um campo gravitacional. Dizem que objetos que estão acima do solo têm grande potencial gravitacional. Um objeto que está em movimento de um local para outro tem energia cinética translacional. O aspecto mais crucial da energia é que a soma de todos os tipos de energia é conservada. Em outras palavras, a energia total de um sistema antes e depois de qualquer evento pode ser transferida para diferentes tipos de energia, total ou parcialmente, mas o energy total será o mesmo antes e depois do evento. Este laboratório vai demonstrar essa conservação.

A energia pode ser definida como "a capacidade de fazer o trabalho", que relaciona energia mecânica com o trabalho. Projéteis voadores que atingem objetos estacionários funcionam nesses objetos estacionários, como uma bala de canhão batendo em uma parede de tijolos e quebrando-a ou um martelo dirigindo um prego em um pedaço de madeira. Em todos os casos, há uma força exercida sobre um corpo, que posteriormente sofre deslocamento. Um objeto em movimento tem a capacidade de fazer o trabalho, e assim ele tem energia. Neste caso, é energia cinética. Neste experimento, a gravidade estará fazendo trabalho em planadores.

A transferência da energia potencial da gravidade para a energia cinética translacional será demonstrada neste experimento deslizando um planador para baixo trilhas de ar em vários ângulos (ou seja, alturas), começando de repouso. A energia potencial de um objeto é diretamente proporcional à sua altura. O trabalho líquido feito em um objeto é igual à mudança em sua energia cinética; aqui, o planador vai começar de repouso e, em seguida, ganhar energia cinética. Esta mudança na energia cinética será igual ao trabalho feito pela gravidade e variará dependendo da altura inicial do planador. O princípio trabalho-energia será verificado medindo a altura inicial e a velocidade final do planador.

1. Obtenha uma fonte de ar, para-choques, dois planadores de massa variada, um sensor de velocidade, uma pista de ar, um bloco de alumínio e uma balança (ver Figura 1).
2. Coloque o planador de massa baixa na escala e registe sua massa.
3. Conecte a fonte de ar à pista do planador e ligue-a.
4. Coloque o bloco de alumínio sob o suporte do planador, perto do suprimento de ar. Esta será a configuração de menor altura.
5. Coloque o planador na parte superior da pista e meça a altura, <

Os valores calculados da amostra da energia potencial inicial em várias alturas estão listados na coluna PE da Tabela 1,encontrada usando a Equação 7. As velocidades finais medidas a partir do experimento também estão na tabela. A energia cinética translacional é calculada usando esses valores medidos da velocidade final. De acordo com o teorema trabalho-energia, as colunas KE e PE na tabela devem ser iguais, e quase sã...

As aplicações do princípio trabalho-energia são onipresentes. Montanhas-russas são um bom exemplo dessa transferência de energia. Eles te puxam para uma grande altura e te derrubam em uma inclinação íngreme. Toda a energia potencial que você ganha no topo da inclinação é então convertida em energia cinética para o resto do passeio. As montanhas-russas também são enormes, o que aumenta a energia potencial. Os paraquedistas também usam esse princípio. Eles andam em um avião que trabalha no sistema para ...