Bola Quicando: Perda de Energia no Impacto
1 · Prever
Quando uma bola cai e quica no chão, ela ricocheteia na mesma altura de onde foi largada, em uma altura mais alta ou em uma altura mais baixa?
- Ele ricocheteia na mesma altura (nenhuma energia é perdida).
- Ele ricocheteia acima da altura da queda.
- Ele ricocheteia abaixo da altura da queda (alguma energia é perdida).
2 · Preparar
- Abra a predefinição Bouncing Ball. Observe a altura inicial da bola acima do chão e sua massa.
- Confirme se a sonda de altura está fixada na bola – ela informa a altura da bola acima do chão em metros.
- Execute a simulação e deixe a bola cair e quicar. Faça uma pausa no topo do primeiro rebote e registre a altura máxima alcançada.
3 · Coletar Dados
| Missa (kg) | Altura de queda (m) | PE gravitacional (J) | Altura do rebote (1º rebote) (m) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.50 | ||
| 1.00 | 2.00 | ||
| 1.50 | 2.50 |
Faça um gráfico da altura do rebote (eixo y) em relação à altura da queda (eixo x) para suas três tentativas. Descreva o formato da linha.
4 · Analisar
- Para cada linha, divida a altura do rebote pela altura da queda. O que você nota sobre essa proporção nos três testes?
- A restituição da bola é 0.8. Eleve esse valor ao quadrado e compare-o com a proporção calculada acima. Que relacionamento você encontra?
5 · Aprofundar
- Se a proporção de altura encontrada permanecer constante, salto após salto, preveja a altura máxima do *segundo* rebote para sua primeira tentativa. Quantos saltos seriam necessários antes que a altura do pico caísse abaixo de 1 cm?
- Uma bola lançada de verdade também perde um pouco de energia devido à resistência do ar e ao som a cada salto. Você esperaria que a altura do rebote de uma bola real caísse mais rápido ou mais devagar do que o padrão e² idealizado que você encontrou aqui?
A física por trás deste experimento
Energia Potencial Gravitacional
A energia armazenada na altura da bola acima do chão, imediatamente antes do lançamento – este é o orçamento de energia disponível para ser convertido em energia cinética durante a queda e, após o salto, de volta à altura.
Energia Cinética
A energia do movimento da bola. Pouco antes do impacto, essencialmente todo o PE da queda foi convertido em KE; o salto retorna apenas uma fração desse KE, e é por isso que o salto fica aquém da altura da queda.