1ª série · Ensino Médio diurno · Espírito SantoPercurso edumaterial
O que vais aprender
- Calcular energia cinética e potencial com referência explicitada.
- Usar um balanço que inclua transferências quando a energia mecânica diminui.
Antes de começar
- Ler os dados e as unidades do enunciado.
- Distinguir observação, modelo e conclusão.
Relacionar dados e modelo
Energia cinética depende da massa e do quadrado da rapidez: Ec=m·v²/2. Dobrar a rapidez, mantendo a massa, quadruplica essa parcela. A unidade joule aparece quando massa está em quilogramas e rapidez em metros por segundo.
Energia potencial gravitacional próxima à superfície pode ser modelada por Ep=m·g·h. A altura é medida a partir de uma referência escolhida. Mudar o nível zero muda os valores atribuídos, mas não a diferença de energia entre as mesmas posições.
A energia mecânica é a soma dessas parcelas no modelo. Ela pode permanecer constante em um sistema sem transferências dissipativas relevantes. Com atrito, uma redução da energia mecânica pode acompanhar aumento de energia interna e outras transferências; não significa desaparecimento de energia total.
- Balanço de energia mecânica
- Compara as parcelas cinética e potencial nos estados e considera as transferências relevantes. A conservação da soma mecânica depende das condições do sistema.
Como analisar um novo caso
- Escolha a referência de altura e converta unidades quando necessário.
- Calcule as parcelas em cada estado e some para comparar.
- Verifique se há atrito, trabalho externo ou outra transferência antes de aplicar conservação mecânica.
Exemplo com dados próprios
Um corpo de 2 kg está a 6 m do nível zero e tem rapidez de 4 m/s. Use g=10 m/s². Qual é sua energia mecânica?
- Ep=2 × 10 × 6=120 J.
- Ec=2 × 4²/2=16 J.
- A soma é 136 J; cada parcela descreve uma característica diferente do estado.
Energia mecânica de 136 J na referência dada.
Revisar o raciocínio
Usar Ec=m·v e obter 8 J.
Elevar a rapidez ao quadrado e usar o fator 1/2: Ec=16 J.
A expressão incorreta confunde energia com outra combinação de grandezas e altera a dependência da rapidez.
- Calcular energia cinética e potencial com referência explicitada.
- Usar um balanço que inclua transferências quando a energia mecânica diminui.
Verifica agora
Um corpo de 3 kg está a 4 m e move-se a 2 m/s. Com g=10 m/s², calcule energia potencial, cinética e total. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 120 J, 6 J e 126 J, respectivamente.
Potencial: 3 × 10 × 4; cinética: 3 × 2²/2; somam-se as duas parcelas.
Dois corpos de mesma massa têm rapidez 3 e 6 m/s. Compare suas energias cinéticas sem conhecer a massa. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: O segundo tem quatro vezes a energia cinética do primeiro.
A razão depende de 6²/3²=4; a massa comum cancela.
Num trajeto com atrito, a energia mecânica vai de 180 J a 125 J, sem outras transferências no modelo. Determine a parcela dissipada e explique o destino. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: 55 J foram transferidos de energia mecânica para energia interna do conjunto e ambiente no modelo. Não houve destruição de energia.
A diferença é 180−125; atrito transforma a distribuição das parcelas.
Uma tabela usa chão como zero; outra usa uma plataforma 2 m acima. Um aluno diz que a queda entre os mesmos dois pontos libera energias diferentes. Avalie. Responda às partes pedidas; aceite redações equivalentes que preservem o raciocínio e os dados.
Ver solução explicada
Resposta: Critérios e modelo: Os valores de Ep em cada ponto mudam pelo mesmo deslocamento de referência; a diferença entre os pontos permanece igual.
A previsão da variação usa Δh, que é a mesma nas duas convenções.
Alinhamento curricular e fontes
- Ensino Médio, Ciências da Natureza; competências de análise de dados, fenômenos e modelos. A BNCC não distribui sozinha os temas por série. · Base Nacional Comum Curricular
- FGB diurno, rede estadual do Espírito Santo, 1ª série, 2º trimestre; página física 22 e desenvolvimento no dossier; EM13CNT101. Seleção editorial, sem promessa de cobertura integral. · Orientações Curriculares 2026 — Ensino Médio Diurno — Física