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A energia mecânica está presente em inúmeros fenômenos observados na natureza e na tecnologia: desde o movimento de um pêndulo até o funcionamento de montanhas-russas, mecanismos de transporte e sistemas esportivos. Compreender como a energia potencial gravitacional, a energia cinética e a energia dissipada por atrito se transformam ao longo do movimento permite interpretar o comportamento de sistemas conservativos e não conservativos.
Utilizando o simulador Energia na Pista de Skate (PhET Colorado), é possível visualizar, medir e comparar em tempo real como diferentes condições iniciais, massas, alturas e níveis de atrito afetam a evolução da energia mecânica total. Nesta atividade, você será convidado(a) a investigar quantitativa e qualitativamente esses fenômenos por meio de experimentação virtual orientada.
Acesse o simulador:
Link: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/energy-skate-park
Clique na aba Medições.
Ative obrigatoriamente: Grade, Altura Referencial, Manter na pista
Configure o experimento: Personagem: menina / Massa: 60 kg / Gravidade: 9,8 m/s² (Terra) / Atrito: Nenhum (primeira parte)
Print obrigatório 1:
Capture a tela mostrando o setup inicial com grade, altura referencial e massa de 60 kg ativados.
Etapa 2 – Experimento: Sistema Conservativo (Atrito = 0)
Parte A – Energia total, potencial, cinética e velocidade no fundo da pista
Posicione a personagem a uma altura entre 5 m e 6 m (como mostrado na grade).
Observe, pause e registre: Altura inicial / Energia potencial inicial / Energia cinética inicial / Energia total (deve permanecer constante)
Solte a personagem e registre a velocidade no ponto mais baixo da pista.
Print obrigatório 2:
Tela do instante em que a menina atinge o fundo da pista, exibindo a caixa de energias.
Cálculo solicitado
Use a conservação da energia mecânica:
Calcule a velocidade esperada teoricamente no ponto mais baixo.
Compare com o valor mostrado no simulador.
Explique por que as energias potencial e cinética se transformam, mantendo a energia total constante.
Etapa 3 – Experimento: Sistema Não Conservativo (Atrito ≠ 0)
Ajuste o controle de Atrito para um valor intermediário.
Coloque novamente a personagem na mesma altura usada antes (5–6 m).
Solte e observe:
Redução da altura máxima após cada oscilação
Aumento da energia térmica
Redução progressiva da energia mecânica total
Print obrigatório 3:
Tela exibindo o gráfico de energias com atrito (cinética, potencial, térmica e total).
Cálculo solicitado
Calcule a energia potencial inicial (mgh).
Compare com a energia mecânica total apresentada no simulador após alguns ciclos.
Explique, com base em física, por que a energia mecânica diminui e para onde essa energia está indo.
Discuta o papel da força de atrito como força dissipativa.
Etapa 4 – Análise Comparativa (Conservativo × Não Conservativo)
Redija um texto comparando:
Como se comporta a energia total quando não há atrito e quando há atrito.
Como a velocidade máxima no fundo da pista se altera entre os dois cenários.
Como a energia térmica cresce e qual seu significado físico.
Qual grandeza se conserva em cada caso (energia total? energia mecânica?).
O que as simulações revelam sobre a validade das leis da mecânica clássica para sistemas diferentes.
Etapa 5 – Texto Dissertativo Integrado (20 a 30 linhas)
Elabore um texto contínuo (não use tópicos) integrando:
Os dados experimentais observados no simulador (com prints).
Os cálculos da velocidade no fundo da pista e da energia inicial.
A interpretação física dos resultados.
A explicação conceitual da conservação ou não conservação da energia mecânica.
Avaliação crítica do simulador como apoio ao estudo de energia, sistemas conservativos e dissipação.
Aplicações práticas desses conceitos em engenharia, esportes, transporte e sistemas reais.
Evidências obrigatórias
Print 1: Configuração inicial (grade, altura referencial, massa = 60 kg).
Print 2: Momento em que a personagem passa pelo ponto mais baixo com atrito zero.
Print 3: Configuração com atrito exibindo energia térmica.
Print 4 (opcional, mas recomendado): Gráfico de energias.
Entrega
A entrega deve ser realizada no modelo oficial da Atividade MAPA, inserindo:
Os prints obrigatórios
Os cálculos solicitados
As análises conceituais
O texto dissertativo integrado
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