O objetivo deste experimento é ilustrar a energia de interação de um objeto com a Terra, a Energia Potencial Gravitacional.

O Princípio da Conservação da Energia diz que "a energia pode ser transformada ou transferida, mas nunca criada ou destruída".
Todos os objetos que possuem massa atraem-se mutuamente. A intensidade da força de atração (gravitacional) varia de acordo com a massa dos objetos. Essa força diminui à medida que a distância entre os objetos aumenta. A força gravitacional é proporcional ao produto das massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Um objeto próximo à superfície terrestre possui energia potencial gravitacional, que é a energia de interação entre a massa do objeto com a massa da Terra. Essa energia está armazenada no sistema Terra-objeto e vai reduzindo-se à medida que a distância Terra-objeto diminui. Ou seja, para efeitos práticos, à medida que o objeto vai perdendo altura. Durante a descida, o objeto transforma essa energia potencial gravitacional em energia cinética, que é a energia de movimento. Sendo que, ao final do movimento de queda do objeto, a energia cinética presente é transformada em energia de deformação do objeto com o solo. Ao longo da trajetória do objeto, há uma pequena perda de energia cinética devido ao atrito do objeto com o ar e, também, há deformação do objeto no choque com o solo, que produz outras formas de energia, como energia térmica e sonora. Mas essas perdas são tão pequenas que podem ser consideradas desprezíveis.
A quantidade de energia potencial gravitacional é diretamente proporcional ao produto entre a massa do objeto, a aceleração da gravidade local e a altura do objeto em relação à superfície de contato.

A idéia do experimento é mostrar que quanto maior a altura de queda, ou seja, quanto maior a energia potencial gravitacional no início do movimento de queda de um objeto, maior será a deformação do objeto ao final da queda. Isto porque, a deformação sofrida por um objeto está diretamente relacionada com a energia disponível para isto. Por exemplo, quando derretemos um pedaço de plástico, necessitamos de um certa quantidade de energia para deformá-lo, para isto utilizamos a energia calorífica. Para amassar uma bolinha de massa de modelar, precisamos dispor de energia para amassá-la. Essa energia é transferida do nosso corpo para a bolinha. Agora, quando deixamos uma bolinha de massa de modelar cair, a energia necessária para deformá-la provém da altura de queda da bolinha, ou seja, da energia potencial gravitacional armazenada na bolinha. A quantidade de energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do seu movimento poderá ser avaliada através da deformação do objeto ao colidir com o solo.
O experimento consiste em utilizar uma bolinha de massa de modelar. Ao iniciar o movimento a bolinha transforma energia potencial gravitacional em energia cinética. À medida que o objeto vai perdendo altura, sua energia potencial gravitacional vai sendo transformada em energia cinética. Assim que o objeto colide com o solo, ele usa a energia cinética para a deformação.
O que se pode observar é que, quanto mais aumentarmos a altura de queda da bolinha, verificamos que mais deformada ela ficará no final do movimento. Essa deformação deve-se à quantidade de energia potencial gravitacional da bolinha, pois está é função da altura. A elevação da altura de queda do objeto implica em uma maior quantidade de energia potencial gravitacional, que por sua vez, faz com que o objeto adquira mais energia cinética ao final da queda. Pois toda energia potencial gravitacional que o objeto tinha no início do movimento é transformada em energia cinética. Esta maior quantidade de energia cinética implica em uma deformação maior da bolinha ao colidir com o solo.

Tabela do Material

Montagem

• Pegue um pedaço de massa de modelar e faça uma bolinha.
• Levante-a a uma certa altura e deixe-a cair. Observe a parte da bolinha que deformou ao colidir com o solo.
• Refaça a bolinha.
• Repita o procedimento para diferentes alturas e observe o que acontece com a parte da bolinha que colidiu com o solo, sempre antes refazendo a bolinha.

Comentários

• Neste experimento usamos uma massa de modelar encontrada em qualquer papelaria. Como opção, sugerimos uma receita de massa de modelar caseira com os seguintes ingredientes: 2 xícaras (250ml) de farinha de trigo; 1 xícara (125ml) de sal; água para dar consistência de pão à massa (pouco mais do que 1 xícara); 2 colheres de sopa de óleo comestível ou óleo de amêndoas. Modo de Fazer: Aos poucos, misture a água na composição farinha-sal, de modo que fique homogêneo. Após, misture o óleo na composição farinha-sal e amasse para obter a consistência de pão. Esta massa é mais mole e permite uma melhor visualização dos efeitos.

  ---

Esquema Geral de Montagem

FCB/FCL