Conservação da energia mecânica – energia cinética e potencial numa pista

O que mostra

Uma bola que se move numa pista troca energia potencial gravitacional Ep = mgh e energia cinética Ek = ½mv². Sem atrito apenas o peso realiza trabalho, então a energia mecânica E = Ep + Ek permanece constante: a bola sobe até a altura inicial do outro lado, e sua velocidade no ponto mais baixo é v = √(2gh), qualquer que seja a massa. Com coeficiente de atrito μ maior que zero, parte da energia mecânica vira energia térmica Q a cada passagem, a bola sobe cada vez menos e acaba parando. O modelo usa g = 10 m/s².

Como usar

Arraste a bola até uma altura inicial e clique em Soltar bola. Pause perto do alto e do fundo da pista e compare as barras Ep e Ek com os valores da equação. Com μ = 0, verifique que E continua igual a E₀; depois aumente μ e veja o calor Q crescer enquanto o gráfico energia × tempo mostra E caindo. Mude a massa ou o formato da pista e compare a velocidade no ponto mais baixo.

Parâmetros que você pode mudar

• Massa da bola 0,1–5 kg
• Altura inicial de soltura 0,5–5 m
• Coeficiente de atrito μ 0–0,5
• Formato da pista Pista em tigela (desce dos dois lados), Rampa ligada a um trecho plano
• Mostrar gráfico energia × tempo

Perguntas para explorar

1. Em que ponto da pista a energia cinética é máxima e a energia potencial é mínima?
2. Solta de 2 m sem atrito, com que velocidade a bola chega ao fundo? Isso depende da massa?
3. Quando há atrito, em que forma de energia se transforma a energia mecânica perdida?