Energia numa rampa

Para onde vai a energia quando um bloco desce e ganha rapidez?

Bloco numa rampa com balanço de energia em três barrasH = 4 mh = 4 m · v = 0 m/s30°Fundo: h = 0 mEnergia (J)Potencial78,48Cinética0Térmica0Soma = 78,48 Jt = 0 s / 1,81 s · As barras partilham a escala de 78,48 J.
Animação a 0,5× · modelo simplificado
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Reconhecer a transformação entre energia potencial, cinética e térmica e verificar o balanço de energia.

Comparação 1 de 3

Descer sem dissipação

Usa 2 kg a 4 m do fundo e perda de 0%. Avança a animação até ao fundo. Toda a energia potencial inicial pode transformar-se em energia cinética.

No início há 78,48 J de energia potencial; no fundo há 78,48 J de energia cinética e rapidez de cerca de 8,86 m/s.

Como ler este desenho

O bloco parte do topo de uma rampa de 30°. A linha vertical marca a altura que ainda falta descer. As três barras usam a mesma escala em joules: lilás é energia potencial, verde é cinética e âmbar é térmica. A referência de altura zero é o fundo. A rampa adapta-se à altura inicial; compara as alturas indicadas e os valores em J.

Do desenho ao gráfico

O que muda? Vamos comparar.

Uma linha mostra a relação entre grandezas. O ponto marca a tua escolha ou o instante da animação. Lê primeiro os nomes e as unidades dos eixos.

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Ler o gráfico

Atual: linha contínua. Guardada: tracejada. Desliza para veres os pormenores.

Uma experiência de cada vez

Guarda. Muda. Compara.

Guarda os valores atuais, muda uma grandeza e observa as duas linhas no mesmo gráfico. A linha guardada é tracejada. A tentativa fica neste navegador.

Comparar os valores escolhidos

E se… Compara a mesma descida sem perdas e com 20% de perdas. Depois duplica a massa e compara a rapidez e as energias.

O que está a acontecer?

Ao descer, o bloco perde energia potencial gravítica e ganha energia cinética. Com perdas, uma parte transforma-se em energia térmica.

A altura inicial guarda energia potencial mgh. O bloco parte do repouso numa rampa de 30°. À medida que desce, a energia potencial diminui. Sem perdas, essa diminuição transforma-se toda em energia cinética. A perda escolhida representa a fração do trabalho da gravidade convertida em energia térmica ao longo da rampa. A soma das três formas de energia mantém-se.

Eₚ = mgh · E꜀ = ½mv² · Eₚ + E꜀ + Eₜ = E inicial

m — massa (kg) · h — altura (m) · v — rapidez (m/s) · g = 9,81 m/s² · E — energia (J)

O modelo e os seus limites

Bloco a partir do repouso, rampa retilínea fixa de 30° e gravidade constante. A força dissipativa é constante e vale a fração escolhida da componente do peso ao longo da rampa. A animação termina no fundo; não simula o movimento depois da rampa. O desenho adapta-se à altura; as barras partilham a escala da energia inicial.

Põe a tua ideia à prova

3 perguntas
1Um bloco de 2 kg parte de 4 m de altura. Com g = 9,81 m/s², qual é a energia potencial inicial?

2Com 20% de perda ao longo da rampa, que parte da energia inicial é cinética no fundo?

3Na mesma rampa e com a mesma altura e percentagem de perda, duplicar a massa faz a rapidez final…