Conservação da energia mecânica – corpo deslizando em uma pista curva
FísicaEnergia e quantidade de movimentoIdades 15–16
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Um corpo de massa m é solto de uma altura h, desliza por uma pista curva e sobe pelo outro lado. Barras de energia cinética Ek, energia potencial Ep e calor gerado pelo atrito se atualizam a cada quadro junto com um gráfico em função do tempo; sem atrito, Ek + Ep permanece constante e o corpo volta à altura inicial. Arraste o corpo para qualquer ponto da pista para soltá-lo de novo.
Aula: Energia cinética, energia potencial, energia mecânica e conservação da energia mecânica; potência
O que mostra
A energia mecânica é a soma da energia cinética Ek = ½mv² com a energia potencial gravitacional Ep = mgh. Em uma pista sem atrito só a gravidade realiza trabalho, então Ek + Ep permanece constante: o corpo ganha velocidade ao descer, é mais rápido no ponto mais baixo, onde v = √(2gh), e sobe de volta até a altura inicial. Com atrito, o trabalho contra a força de atrito transforma energia em calor Q, de modo que Ek + Ep + Q se conserva enquanto a energia mecânica diminui e cada passagem atinge uma altura menor.
Como usar
Comece com Coeficiente de atrito μ = 0, clique em Iniciar e observe as barras Ep e Ek trocarem energia enquanto a soma fica constante. Mude a Massa do corpo e a Altura inicial e compare a altura atingida e a velocidade no ponto mais baixo. Depois aumente μ, deixe Mostrar gráfico energia × tempo ligado e acompanhe o crescimento da barra Q atrito até o corpo parar. Arraste o corpo ao longo da pista para soltá-lo de outro ponto.
Parâmetros que você pode mudar
- Massa do corpo 0,5–5 kg
- Altura inicial 1–10 m
- Coeficiente de atrito μ 0–0,5
- Mostrar gráfico energia × tempo
Perguntas para explorar
- Com μ = 0, por que a altura atingida do outro lado não depende da massa?
- Com atrito, Ek + Ep + Q muda com o tempo? O que acontece com Ek + Ep?
- Em que ponto da pista o corpo se move mais rápido, e como a energia explica isso?
