9.º anoPercurso edumaterial
O que vais aprender
- Comparar energia de uma esfera em dois pontos de uma rampa e reconhecer o papel do atrito num caso real.
Compreender
A energia potencial gravítica está associada à posição de um corpo num campo gravítico e depende, entre outros fatores, da altura escolhida em relação a uma referência. A energia cinética está associada ao movimento. No ponto A, a esfera parte do repouso e tem energia cinética nula nesse instante. Ao descer, a gravidade pode aumentar a sua rapidez e, com ela, a energia cinética.
Num modelo ideal sem atrito e com a mesma referência de altura, a diminuição da energia potencial gravítica corresponde ao aumento da energia cinética. Não dizemos que energia é criada na descida. Se a esfera subisse novamente, parte da energia cinética poderia transformar-se em potencial. O esquema qualitativo não traz massas, alturas ou velocidades; por isso não permite calcular valores numéricos de energia.
Numa rampa real, o atrito e outros efeitos transferem energia para a esfera, a rampa e o ambiente, por exemplo sob a forma de aquecimento e som. A energia cinética em B pode então ser menor do que a prevista pelo modelo ideal. Isso não viola a conservação da energia: o recorte apenas deixa de contar toda a energia transferida. Comparar modelo e situação real ensina a declarar hipóteses antes de tirar conclusões quantitativas.
Exemplo resolvido
Um carrinho parte do repouso no alto de uma pequena rampa fictícia e desce. Compara o modelo sem atrito com a rampa real, sem inventar energia em joules.
- No instante inicial, a rapidez é zero; a energia cinética associada ao movimento também é zero nesse instante.
- Ao descer, a energia potencial gravítica diminui e a cinética pode aumentar. No modelo ideal sem atrito, descrevo a conversão entre estas formas.
- Numa rampa real, atrito e som transferem parte da energia ao ambiente; massa, alturas ou velocidades medidas seriam necessárias para números em joules.
A descida muda a distribuição de energia; o atrito acrescenta transferências, sem fazer a energia desaparecer.
Atenção ao erro
Dizer que atrito destrói energia.
Verifica agora
Retoma o caso da explicação: Em A, no instante em que parte do repouso, quanto vale a energia cinética da esfera?
Ver solução explicada
Resposta: É nula nesse instante, porque a rapidez é zero.
Relaciona repouso e energia cinética.
Retoma o caso da explicação: No modelo sem atrito, como variam as energias potencial gravítica e cinética na descida?
Ver solução explicada
Resposta: A potencial gravítica diminui e a cinética aumenta.
Indica sentidos qualitativos corretos.
Retoma o caso da explicação: Podes calcular em joules a energia cinética em B com os dados dados?
Ver solução explicada
Resposta: Não. Faltam, entre outros dados, massa, altura e/ou rapidez.
Reconhece ausência de medidas.
Retoma o caso da explicação: O atrito faz desaparecer energia?
Ver solução explicada
Resposta: Não. Provoca transferências, por exemplo para aquecimento e som no ambiente.
Distingue transferência de desaparecimento.
Alinhamento curricular e fontes
- Movimentos e forças, energia potencial gravítica e cinética, página 7. Objetivo oficial parafraseado: Analisar qualitativamente transformações entre energia potencial gravítica e cinética num corpo em movimento sob a ação da gravidade.. O exemplo, a sequência e os exercícios são editoriais. · Aprendizagens Essenciais · fisico-quimica-pt · 9-ano