PCC 1º semestre

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Prática como Componente Curricular 
Curso de Licenciatura em Física 
 
 
Experimento 1 
Conservação da Energia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
Aluno: Rodolfo Teixeira Martins 
RA: 1941625 
1. Materiais necessários para a confecção do experimento 
• Placas de MDF ou MDP de baixo custo, de aproximadamente 1 m de comprimento. 
• Lixas de construção civil. 
• Bolinhas metálicas ou de gude. 
• Régua. 
• Papel-cartão. 
 
2. Como construir o aparato experimental 
1) Recorte as placas de MDF ou MDP em rampas de vários formatos diferentes, conforme os 
exemplos da figura 1. É importante que as rampas tenham uma declividade suave, de modo 
a evitar que a bolinha salte durante o processo de queda, pois isso aumentaria a dissipação 
da energia mecânica. 
2) Lixe as placas usando as lixas de construção civil, deixando-as o mais lisas possível, a fim 
de evitar as perdas de energia por efeito do atrito (deslizamento). 
3) Use os pedaços das placas que foram recortados na construção das rampas como suporte 
para fixar as rampas na posição vertical. 
4) Cole pedaços de papel-cartão nas laterais das rampas, para impedir que as bolinhas 
escapem durante o movimento de descida. O resultado final deverá ser algo semelhante à 
figura 2. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Formatos sugeridos para as rampas 
 
Figura 2 - Montagem final do experimento 
 
3. Fundamentação teórica 
Em um sistema conservativo, isto é, num sistema em que o trabalho das forças não 
conservativas (dissipativas) é nulo, e somente as forças conservativas (peso, força elástica e força 
elétrica) realizam trabalho, a quantidade total de energia mecânica permanece conservada. 
𝐸𝑚𝑒𝑐𝐴 = 𝐸𝑚𝑒𝑐𝐵 (1) 
No experimento proposto, devemos abandonar do repouso uma pequena esfera metálica ou 
de vidro (bolinha-de-gude) de uma rampa. Embora haja dissipação de energia, principalmente nas 
formas de som e calor, as perdas são pequenas quando comparadas à energia total do sistema, de 
modo que podemos desprezá-las, considerando o sistema como aproximadamente conservativo. 
No sistema conservativo, durante o processo de descida, acontece a conversão da energia 
potencial gravitacional em energia cinética, à medida que a bolinha ganha velocidade. 
𝐸𝑝𝑜𝑡𝐴 + 𝐸𝑐𝑖𝑛𝐴 = 𝐸𝑝𝑜𝑡𝐵 + 𝐸𝑐𝑖𝑛𝐵 (2) 
𝑚𝑔ℎ𝐴 = 𝑚𝑔ℎ𝐵 +
𝑚𝑣𝐵
2
2
 (3) 
 
Tomando o ponto mais baixo da rampa como referencial (h = 0) para a energia potencial 
gravitacional, temos que, neste ponto, toda a energia potencial armazenada inicialmente no sistema 
converteu-se em energia cinética, e a bolinha atinge o ponto de máxima velocidade e, 
consequentemente, máxima energia cinética. 
 
Figura 3 - Conversão da energia potencial em energia cinética 
 
Em seguida, no processo de subida, acontece a transformação inversa – é a energia cinética 
que será convertida em energia potencial gravitacional, até atingir momentaneamente o ponto de 
repouso, na altura máxima, a partir de onde a bolinha cai novamente. Se o sistema for realmente 
conservativo, como estamos propondo, a bolinha deverá alcançar um ponto exatamente na mesma 
altura de onde ela foi inicialmente abandonada, afinal de contas qualquer outra possibilidade 
violaria a conservação da energia mecânica. 
𝐸𝑚𝑒𝑐𝑖 = 𝐸𝑚𝑒𝑐𝑓 ⇒ 𝑚𝑔ℎ𝑖 +
𝑚𝑣𝑖
2
2
= 𝑚𝑔ℎ𝑓 +
𝑚𝑣𝑓
2
2
 
𝑣𝑖 = 𝑣𝑓 = 0 ⇒ ℎ𝑖 = ℎ𝑓 (4) 
 
 
Figura 4 - A altura final deve ser igual à inicial 
 
4. Medições e conclusões esperadas 
Os alunos devem abandonar a bolinha de diferentes alturas e medir a altura máxima (ℎ𝑓) 
que o corpo atinge do outro lado da rampa, comparando com o valor medido da altura inicial (ℎ𝑖). 
Rampas de diferentes formatos podem ser empregadas para mostrar que a altura máxima atingida 
independe do formato da rampa, e bolas de tamanhos e materiais diferentes podem ser utilizadas 
para mostrar que o resultado também independe da massa e das dimensões do corpo abandonado, 
sendo, em todos os casos, aproximadamente igual à altura inicial. 
Por último, caso considere pertinente, o professor pode fazer a observação de que a altura 
máxima atingida será sempre ligeiramente menor que a altura inicial, devido à dissipação de 
energia, mas que, em hipótese alguma, será maior que a altura inicial.