Certamente
você já deve ter brincado no escorrega. A idéia e simples.
Você sobe uma escada, vai até o topo do escorregador e desce
pela parte metálica, chegando no chão com uma determinada
velocidade. Mas o que faz com que você adquira velocidade ao longo
do percurso? Será que a velocidade máxima depende da altura
do escorregador?
Para responder essas e outras questões relacionadas ao escorregador
você deve conhecer uma das leis mais importantes (senão a mais
importante) da Física. A lei da conservação de energia.
Como dizia Lavoisier "Na natureza nada se cria, tudo de se transforma".
Vamos usar esta frase para responder as perguntas iniciais. Primeiramente
a lei da conservação de energia afirma que num sistema isolado
a energia do sistema se conserva. Ou seja, senão houver forca externa
atuando sobre o sistema a energia se conserva.
As duas formas de energia que vamos discutir aqui são a energia potencial
gravitacional e a energia cinética. A energia cinética é
uma energia que está relacionada com o movimento de translação
de um corpo. Sua formula e dada por:
Se algum corpo estiver situado a uma determinada altura em relação
a um ponto de referencia, este possui energia gravitacional. A fórmula
da energia potencial leva em conta a massa do corpo, a aceleração
da gravidade e a altura com relação ao referencial determinado:
Então, quando você chega no topo do escorregador possui energia
potencial. A medida que você desce, vai adquirindo energia cinética,
ou seja, velocidade. Se não houvesse atrito poderíamos utilizar
a conservação da energia mecânica e teríamos.
Mas o caso real, isso não bem assim, pois há a força
de atrito entre você e o brinquedo. Interessante: a força de
atrito, neste caso, aparece como o calor que aquece as partes do corpo que
estão em contato com o escorrega.
A medida que você desce, se tentar diminuir a velocidade colocando
as mãos na lateral do escorrega, sentirá que a temperatura
da sua mão aumenta muito. Isso porque o atrito está relacionado
com essa interação que a sua mão faz com o escorregador.
Mas, você deve estar se perguntado, a energia mecânica não
se conserva? Na verdade, a quantidade de calor que o atrito (força
externa ao sistema) gera é a diferença da energia potencial
gravitacional e a energia cinética. Veja abaixo um diagrama das forças
que agem sobre seu corpo enquanto brinca no escorrega.
