MAPA - FIS - MECÂNICA I - 51_2026

MAPA - FIS - MECÂNICA I - 51_2026

A energia mecânica está presente em inúmeros fenômenos observados na natureza e na tecnologia: desde o movimento de um pêndulo até o funcionamento de montanhas-russas, mecanismos de transporte e sistemas esportivos. Compreender como a energia potencial gravitacional, a energia cinética e a energia dissipada por atrito se transformam ao longo do movimento permite interpretar o comportamento de sistemas conservativos e não conservativos.

Utilizando o simulador Energia na Pista de Skate (PhET Colorado), é possível visualizar, medir e comparar em tempo real como diferentes condições iniciais, massas, alturas e níveis de atrito afetam a evolução da energia mecânica total. Nesta atividade, você será convidado(a) a investigar quantitativa e qualitativamente esses fenômenos por meio de experimentação virtual orientada.

Etapas da Atividade

Etapa 1 – Acesso, Configuração Inicial e Exploração do Simulador

Acesse o simulador:

Link: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/energy-skate-park

Clique na aba Medições.

Ative obrigatoriamente: Grade, Altura Referencial, Manter na pista

Configure o experimento: Personagem: menina / Massa: 60 kg / Gravidade: 9,8 m/s² (Terra) / Atrito: Nenhum (primeira parte)

Print obrigatório 1:

Capture a tela mostrando o setup inicial com grade, altura referencial e massa de 60 kg ativados.

Etapa 2 – Experimento: Sistema Conservativo (Atrito = 0)

Parte A – Energia total, potencial, cinética e velocidade no fundo da pista

Posicione a personagem a uma altura entre 5 m e 6 m (como mostrado na grade).

Observe, pause e registre: Altura inicial / Energia potencial inicial / Energia cinética inicial / Energia total (deve permanecer constante)

Solte a personagem e registre a velocidade no ponto mais baixo da pista.

Print obrigatório 2:

Tela do instante em que a menina atinge o fundo da pista, exibindo a caixa de energias.

Cálculo solicitado

Use a conservação da energia mecânica:

Ep=mgh⇒Ec=12mv2E_p = mgh \quad\Rightarrow\quad E_c = \frac12 mv^2Ep​=mgh⇒Ec​=21​mv2

Calcule a velocidade esperada teoricamente no ponto mais baixo.

Compare com o valor mostrado no simulador.

Explique por que as energias potencial e cinética se transformam, mantendo a energia total constante.

Etapa 3 – Experimento: Sistema Não Conservativo (Atrito ≠ 0)

Ajuste o controle de Atrito para um valor intermediário.

Coloque novamente a personagem na mesma altura usada antes (5–6 m).

Solte e observe: 

Redução da altura máxima após cada oscilação

Aumento da energia térmica

Redução progressiva da energia mecânica total

Print obrigatório 3:

Tela exibindo o gráfico de energias com atrito (cinética, potencial, térmica e total).

Cálculo solicitado

Calcule a energia potencial inicial (mgh).

Compare com a energia mecânica total apresentada no simulador após alguns ciclos.

Explique, com base em física, por que a energia mecânica diminui e para onde essa energia está indo.

Discuta o papel da força de atrito como força dissipativa.

Etapa 4 – Análise Comparativa (Conservativo × Não Conservativo)

Redija um texto comparando:

Como se comporta a energia total quando não há atrito e quando há atrito.

Como a velocidade máxima no fundo da pista se altera entre os dois cenários.

Como a energia térmica cresce e qual seu significado físico.

Qual grandeza se conserva em cada caso (energia total? energia mecânica?).

O que as simulações revelam sobre a validade das leis da mecânica clássica para sistemas diferentes.

Etapa 5 – Texto Dissertativo Integrado (20 a 30 linhas)

Elabore um texto contínuo (não use tópicos) integrando:

Os dados experimentais observados no simulador (com prints).

Os cálculos da velocidade no fundo da pista e da energia inicial.

A interpretação física dos resultados.

A explicação conceitual da conservação ou não conservação da energia mecânica.

Avaliação crítica do simulador como apoio ao estudo de energia, sistemas conservativos e dissipação.

Aplicações práticas desses conceitos em engenharia, esportes, transporte e sistemas reais.

Evidências obrigatórias

Print 1: Configuração inicial (grade, altura referencial, massa = 60 kg).

Print 2: Momento em que a personagem passa pelo ponto mais baixo com atrito zero.

Print 3: Configuração com atrito exibindo energia térmica.

Print 4 (opcional, mas recomendado): Gráfico de energias.

Entrega

A entrega deve ser realizada no modelo oficial da Atividade MAPA, inserindo:

Os prints obrigatórios

Os cálculos solicitados

As análises conceituais

O texto dissertativo integrado