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Energia Mecanica v1
Energia Mecanica v1
Energia Mecanica v1
ENERGIA MECÂNICA
1. INTRODUÇÃO
Um objeto em movimento possui energia de movimento ou energia cinética definida como
1
𝐸𝑐 = 𝑚𝑣 2 (1)
2
A energia potencial é uma energia que fica armazenada no sistema, dependendo das posições relativas
dos objetos. A energia potencial gravitacional é um exemplo desse tipo de energia, associada à força
gravitacional. Assim, ao erguer um objeto a uma altura h, contra a força da gravidade, e mantê-lo nesta
posição, a energia potencial gravitacional armazenada no sistema é dada por
𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ (2)
𝐸 = 𝐸𝑐 + 𝐸𝑝 (3)
Em geral, a energia mecânica se apresenta na forma de energia potencial e cinética, mas dependendo das
condições, esta pode se alternar entre apenas energia cinética ou apenas energia potencial.
De acordo com o princípio de conservação da energia, se apenas forças conservativas atuarem sobre
um objeto, a energia mecânica do sistema se conserva, ou seja, é uma constante de movimento.
2. ATIVIDADE
Objetivos: Verificar o princípio de conservação de energia. Compreender as transformações de energia que
ocorrem durante o movimento.
Esta é uma simulação do movimento de um skatista em uma trajetória curva. As forças que atuam no
skatista são a força da gravidade e força normal da superfície. O movimento pode ser iniciado a partir do
repouso (velocidade inicial = 0) de uma altura h. A simulação mostrará o movimento resultante do objeto em
uma situação em que não há atrito. No gráfico da energia, representado na simulação, é possível observar as
mudanças nas energia cinética e potencial gravitacional do skatista ao se movimentar sobre a pista.
PUC Minas
Departamento de Física e Química – ICEI
Laboratório de Física
PROCEDIMENTOS:
Na figura 2 é possível observar a tela onde será realizada a simulação do movimento de um skatista sobre
uma rampa curva.
2) Marque no menu à direita da simulação as opções: Gráfico de barras, Mostrar grade e Velocidade. Ajuste a
massa para qualquer valor.
PUC Minas
Departamento de Física e Química – ICEI
Laboratório de Física
3) Posicione o skatista (basta clicar sobre ele e arrastar na tela) na posição h = 6 m (use o ponto vermelho na
base do skate como referência). Observe o seu movimento e pare-o exatamente quando ele atingir a posição
inicial, como mostrado na figura 3.
Figura 3. Tela da simulação “Energia na pista de skate” do PhET mostrando a posição inicial do
movimento.
4) De acordo com as condições do item 3, responda: Quais os tipos de energia marcados no gráfico? Justifique
sua resposta baseando-se na posição do skatista. Quais fatores dão suporte à sua resposta?
5) Para hinicial = 6 m, meça com uma régua sobre a tela do computador o tamanho da barra que representa a
energia potencial gravitacional no gráfico. Use a seguinte conversão: 1 cm = 1000 J e anote este valor na tabela
1. Repita esse procedimento para os valores de hinicial representados na tabela 1.
hinicial (m) 0 1 2 3 4 5 6
Epmax (J)
6) Para hinicial = 6 m, pause a simulação para vários valores de h (valores sugeridos na tabela 2) e meça com
uma régua sobre a tela do computador o tamanho da barra que representa a energia potencial gravitacional
e a energia cinética no gráfico. Use a conversão: 1 cm = 1000 J e anote estes valores na tabela 2.
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Departamento de Física e Química – ICEI
Laboratório de Física
h (m) 0 1 2 3 4 5 6
Ep (J)
Ec (J)
E (J)
ANÁLISE:
1. Construa o gráfico Ep em função de h, com auxílio do programa Scidavis. O resultado obtido está de
acordo com o que você esperava? Justifique.
2. Com base na análise do gráfico anterior obtenha a massa do conjunto “rapaz e skate”. Explique seu
raciocínio.
3. Observando o movimento do skatista para uma determinada altura inicial, explique em que ponto (s)
a velocidade é máxima. Descreva os fatores que justificam suas observações.
6. Com os valores obtidos na tabela 1 é possível calibrar o marcador de velocidade. Encontre a velocidade
máxima para hinicial = 6 m e determine quanto vale cada “traço” do medidor de velocidade.
7. Mude a altura inicial do skatista, observe o movimento subsequente e verifique se a velocidade lida no
ponto de máximo é coerente com o valor calculado.
REFERÊNCIAS
SERWAY, R. A.; JEWETT, J. W. Jr. Princípios de física: mecânica clássica. São Paulo: Editora Cengage
Learning, 2008.