 “Com uma mistura de entusiasmo e apreensão, os passageiros do pequeno vagão vêem o alto dos trilhos se aproximar lentamente. Atingindo o cume, começa uma arrepiante sucessão de abismos abruptos, curvas inesperadas e subidas de tirar o fôlego. Tudo isso acontece em cerca de dois minutos numa montanha-russa –embora para os passageiros pareça uma eternidade. O objetivo dos projetistas, naturalmente, é criar o trajeto mais emocionante, de modo a proporcionar o maior número possível de sobressaltos por metro de viagem, sem o menor risco – pois nisso está toda a graça do brinquedo. A velocidade dos carros parece muito maior que a real, pela proximidade dos trilhos e os apavorantes loops não passam de bem planejadas estruturas, tudo graças ao concurso das leis da Física. Show Começa o passeio e o pequeno vagão é lentamente puxado até o ponto mais alto da montanha-russa. Quanto mais alto for esse ponto, maior será a energia do carro – no caso, trata-se da energia potencial, que ao se transformar em energia cinética durante a descida aumentará progressivamente a velocidade do vagão. Qualquer objeto levantando do solo contém energia potencial, criada pela força da gravidade. Mas a corda de um relógio, por exemplo, ou um pedaço de elástico esticado também possui energia potencial armazenada. Em Física clássica, energia potencial e energia cinética são as duas faces da energia mecânica. A palavra energia foi usada pela primeira vez num texto científico em 1807 pela Royal Society inglesa, por sugestão do médico e físico Thomas Young (1773-1829). Outra de suas idéias brilhantes, mas que permaneceu despercebida nos arquivos da ciência, foi a definição de energia como a capacidade de realizar trabalho, ou seja, deslocar determinada massa por uma distância. Essa definição é o ponto-chave para a compreensão do conceito – e também para se entender os segredos da montanha-russa. Depois de ultrapassar o topo do ponto de partida, o vagão escorrega em desabalada viagem ladeira abaixo sem a ajuda de motores ou máquinas, como um carrinho de rolimã ou um skate.” […] Superinteressante Análise Veremos agora de forma simples e prática a aplicação da energia potencial e da energia cinética na montanha-russa. Durante a primeira subida, quando o trem para um pouco, ele se encontra em máxima energia potencial, lembrando que à medida que o vagão sobe, aumenta a distância em que a força da gravidade irá puxá-lo para baixo. Durante esta descida, a força peso faz com que o carro ganhe energia cinética enquanto perde potencial. No final, o trem é trazido de volta ao chão e ao repouso. Demais descidas
Enfim, a energia na montanha-russa está sempre se convertendo de energia potencial para cinética e vice-versa. No topo da colina de elevação, a energia potencial está no seu valor máximo, já que o trem está no ponto mais alto possível. À medida que o trem desce a colina, esta energia potencial é convertida em energia cinética, e o trem acelera. Na base da colina, a energia cinética está no máximo e a energia potencial no mínimo. A energia cinética impulsiona o trem até a segunda colina, aumentando o nível de energia potencial. Quando o trem entra no loop, há muita energia cinética e pouca energia potencial. A energia potencial aumenta à medida que o trem chega ao ápice do loop, mas logo é convertida novamente em energia cinética quando o trem termina a volta. Fontes: http://super.abril.com.br/cotidiano/ciencia-vai-ao-parque-438878.shtml http://www.cbmr.com.br/index.php/component/content/article/11-artigos/cbmr/892-fisicamrs http://criancas.hsw.uol.com.br/montanhas-russas.htm http://cfq-blog.blogspot.com.br/2009/01/variacao-da-energia-cinetica-e.html Aluna: Yvelinne Machado Almeida O que vai acontecer aqui é o seguinte, o carrinho sai do repouso v 0 = 0 mas quando chega lá embaixo tem velocidade. Isso acontece por quê a energia mecânica envolvida no sistema se conserva e podemos usar a equação que iguala as energias inicial e final. E 0 = E f U 0 + K 0 = U f + K f No looping o carrinho vai realizar um movimento circular, onde a força resultante é a força centrípeta que aponta para o centro da circunferência. F c p = m a c = m v 2 R Usaremos esses dois conceitos pra resolver essa questão, a conservação de energia vai ajudar a gente a encontrar a velocidade no topo do looping e a força centrípeta pra encontrar a força que os trilhos fazem no carrinho. Vamos pegar o ponto de onde o carrinho parte do repouso e o topo do looping, e fazer aqui a conservação de energia. No ponto mais alto da montanha a energia mecânica será a inicial, e como não tem velocidade é somente a energia potencial. E 0 = U 0 = m g H No topo do laço, o carrinho terá energia cinética e potencial, nesse caso ele já perdeu alguma altura agora em relação ao chão tem altura de 2 R que é o diâmetro da trajetória. E f = U f + K f = m g 2 R + K f Igualando as energias temos: E 0 = U 0 m g H = m g 2 R + K f m g H - 2 R = K f Substituindo m = 1500 k g, g = 9,81 m / s 2 , H = 23 m e 2 R = 15 m, temos: 1500 × 9.81 ( 23,0 - 15 ) = K K = 117720 J Para descobrir a velocidade no ponto mais alto do laço, vamos usar a fórmula da energia cinética: K = m v 2 2 = 117720 v = 2 × 117720 1500 v = 12,5 m / s Agora que já sabemos a velocidade, podemos calcular a força que os trilhos exercem sobre o carrinho A força peso e a força dos trilhos apontam pra baixo nesse ponto, sendo assim podemos aplicar a segunda lei de newton pra relacionar a força centrípeta com as forças atuantes. ∑ F = m a c Como F c p = m a c , temos: ∑ F = F c p Sendo assim temos: P + F t r i l h o s = F c p m v 2 R = m g + F t r i l h o s Substituindo valores temos: 1500 x × 12,5 2 7,5 = 1500 × 9,81 + F t r i l h o s F t r i l h o s = 16,5 k N F t r i l h o s = 16,5 k N O que ocorre quando o carrinho está no ponto mais alto da montanhaO carrinho da montanha-russa é levado ao topo da primeira subida por meio de uma corrente rotatória no meio do trilho. Ao passar por ela, ganchos embaixo do carro se prendem à corrente – esse é o único momento em que o carrinho recebe algum tipo de impulso.
Como vocês acham que o carrinho chega no ponto mais alto da montanha?Para içar o carrinho até o topo da montanha, é utilizada uma corrente rotatória posicionada no meio do trilho, no começo do trajeto. Ganchos presos na parte inferior do carrinho se fixam na corrente quando o veículo passa sobre ela. É quando o carrinho recebe algum tipo de propulsão.
O que acontece com a energia do carrinho quando ele desce a montanhaNeste tipo de brinquedo, temos a energia potencial gravitacional aumentando, à medida que o carrinho sobe e, como conseqüência, a velocidade diminuindo. Quando o carrinho desce ocorre o contrário, ou seja, a energia potencial diminui, transformando-se em energia cinética e, com isto, aumentando a velocidade.
Em qual ponto a energia potencial do carrinho é maior?Explicação: No ponto A o carrinho tem a maior energia potencial e a menor energia cinética e é onde a velocidade é menor porque é o ponto mais alto, conforme desce, a energia potencial se transforma em cinética e ele aumenta a velocidade.
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O que ocorre quando o carrinho está no ponto mais alto da montanha
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