A integração entre sustentabilidade, aproveitamento da água e aprendizagem experimental torna relevante investigar, em escala didática, como a energia potencial gravitacional pode ser convertida em energia mecânica e elétrica. O HydroGrav propõe utilizar uma determinada massa de água armazenada em um recipiente elevado, aproveitando sua energia potencial gravitacional para movimentar, durante uma descida controlada, um sistema de cabos e polias conectado a um pequeno motor utilizado como gerador elétrico. Dessa forma, a própria massa da água atua como fonte de energia potencial do sistema, sem pressupor criação de energia. O objetivo é avaliar a viabilidade técnica e o potencial educativo do protótipo, verificando como a massa de água, a altura inicial, o deslocamento vertical e a configuração das polias influenciam a energia transferida, a potência elétrica gerada, a eficiência e as perdas do processo. A metodologia compreenderá o dimensionamento e a construção de uma estrutura estável contendo recipiente para a água, sistema de sustentação, cabos, polias, motor-gerador e circuito elétrico de baixa tensão, mantendo separação física entre a água e os componentes elétricos. Serão adotadas medidas de segurança, como limitação da massa e da altura utilizadas, fixação adequada dos componentes, bandeja de contenção para possíveis derramamentos e operação supervisionada. Em ensaios repetidos, serão registrados o volume e a massa de água, a altura e o deslocamento da carga, o tempo de descida, a relação entre as polias, a tensão e a corrente fornecidas a uma carga elétrica conhecida. A energia potencial gravitacional inicial será estimada pelo produto entre a massa de água, a aceleração da gravidade e a variação de altura, enquanto a energia elétrica obtida será determinada a partir da potência elétrica produzida ao longo do tempo. A partir desses valores, será calculada a eficiência global do sistema e realizado um balanço energético para estimar as perdas associadas principalmente ao atrito, às polias, à transmissão mecânica e às limitações do motor utilizado como gerador. Como resultados esperados, pretende-se demonstrar experimentalmente a transformação da energia potencial gravitacional da água em energia mecânica e, posteriormente, elétrica, comparar quantitativamente diferentes configurações do protótipo e identificar os parâmetros que favorecem maior transferência de energia. Espera-se concluir que o HydroGrav pode constituir uma ferramenta didática segura, mensurável e replicável para integrar conceitos de Física, mecânica, eletricidade, sustentabilidade e iniciação científica, tornando visíveis tanto as transformações de energia quanto as perdas existentes em cada etapa do processo.

Referências bibliograficas: