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Lab Ciências

Laboratório virtual de Física

Laboratório de Energia e Movimento

Experimente. Observe. Investigue.

O que acontece com a energia quando um objeto se movimenta?

Desafios do laboratório Para professores Como o modelo funciona

Controles do experimento

Ajuste os valores e formule uma hipótese antes de iniciar.

Gravidade

Antes de experimentar, formule uma hipótese.

Até que altura o carrinho vai chegar na rampa da direita?

Tempo0,00 s
Velocidade0,00 m/s
Altura6,00 m
Energia potencial0 J
Energia cinética0 J
Energia mecânica0 J
Energia dissipada0 J

Energia agora

A soma das três barras de baixo (potencial + cinética + dissipada) é sempre igual à energia inicial.

Energia × tempo

Registro dos resultados

Caderno de experimentos

Cada experimento concluído entra nesta tabela automaticamente. Ela fica só neste navegador e some quando a aba é fechada.

Experimentos realizados
#SituaçãoMassaAltura inicialAtritoGravidadeVelocidade máximaAltura finalEnergia dissipadaHipótese
Nenhum experimento ainda. Faça o primeiro!

Investigue

Desafios do laboratório

Cada desafio tem dois experimentos que mudam uma variável só. Escolha um desafio, registre a sua hipótese e compare os resultados.

Por dentro da simulação

Como o modelo funciona

Energia potencial gravitacional: Ep = m · g · h

Energia cinética: Ec = ½ · m · v²

Energia mecânica: Em = Ep + Ec

Energia dissipada pelo atrito: Ed = Fat · d, com Fat = μ · N

Conservação: Ep + Ec + Ed = Ep inicial, sempre.

Hipóteses e limitações

  • A pista tem duas rampas de 30° e 10 m de altura, ligadas por uma base plana de 6 m. A altura é medida a partir da base (h = 0 é a referência da energia potencial).
  • O carrinho é tratado como um ponto material que desliza: o tamanho dele e a rotação das rodas não são considerados.
  • Todo o atrito (com a pista e com o ar) é representado por um atrito cinético constante. O controle de 0% a 100% corresponde a um coeficiente μ de 0 a 0,5. A resistência do ar não muda com a velocidade, como aconteceria na realidade.
  • Nos cantos entre a rampa e a base, o carrinho só muda de direção, sem perder energia nem saltar.
  • A energia dissipada vira, principalmente, energia térmica (aquecimento) e som.
  • O experimento termina quando o carrinho para: no ponto mais alto da rampa da direita ou na base, se o atrito o parar antes.
  • O cálculo é exato por trechos (movimento uniformemente variado em cada trecho), então a soma das energias fecha sempre.

Área do professor

Explore com sua turma

Objetivos de aprendizagem

  • Reconhecer as energias potencial gravitacional, cinética e mecânica e as transformações entre elas.
  • Compreender que a energia se conserva e que o atrito transforma energia mecânica em outras formas, como a térmica.
  • Investigar a influência de altura, massa, atrito e gravidade, controlando variáveis.
  • Interpretar gráficos de energia em função do tempo e argumentar com base em evidências.

Conceitos físicos envolvidos

Energia potencial gravitacional
Energia associada à altura: cresce com a massa, a gravidade e a altura.
Energia cinética
Energia do movimento: cresce com a massa e com o quadrado da velocidade.
Energia mecânica e conservação
Sem atrito, Ep + Ec permanece constante.
Trabalho do atrito e dissipação
O atrito transforma parte da energia mecânica em térmica; a energia total se conserva.
Aceleração da gravidade
Muda de um astro para outro e altera a rapidez do movimento.

Orientações de investigação

  1. Pergunte: escolha uma pergunta (ou um desafio).
  2. Preveja: registre a hipótese antes de iniciar.
  3. Controle variáveis: mude apenas uma variável por vez.
  4. Observe: use a câmera lenta e o "passo a passo" para acompanhar as barras e o gráfico.
  5. Registre: os resultados entram no caderno de experimentos.
  6. Conclua: compare com a hipótese e explique usando os conceitos de energia.

Perguntas para discussão

  1. Em que ponto da pista a energia cinética é máxima? Por quê?
  2. Se a massa não muda a velocidade, por que ela muda as energias?
  3. "O atrito destrói energia." Essa frase está correta? Justifique.
  4. Por que o carrinho demora mais na Lua, mas sobe até a mesma altura?
  5. Onde vemos essas transformações no dia a dia (montanha-russa, skate, freios de bicicleta)?

Atividade em grupos: "Engenheiros da montanha-russa"

Cada grupo recebe uma missão e usa o laboratório para encontrar a resposta, registrando hipótese, experimentos e conclusão:

Grupo 1

Qual a menor altura inicial para o carrinho chegar a pelo menos 5 m do outro lado com atrito de 20%?

Grupo 2

Com altura de 10 m, qual o maior atrito que ainda permite o carrinho subir a rampa da direita?

Grupo 3

Quanto tempo leva o percurso na Terra, em Marte e na Lua? Qual a relação com a gravidade?

Grupo 4

Para 5 kg e 10 kg nas mesmas condições, compare velocidades e energias. O que muda e o que não muda?

Registro dos resultados: cada grupo usa o caderno de experimentos, baixa a tabela (CSV) para uma planilha ou imprime a ficha de investigação, e apresenta à turma um gráfico e uma conclusão com base nas evidências.

Relação com a BNCC

Ensino Médio

  • (EM13CNT101) Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Ensino Fundamental, anos finais (relação indireta)

A BNCC do Fundamental não traz uma habilidade específica sobre energia potencial e cinética. O laboratório pode apoiar o trabalho com tipos e transformações de energia:

  • (EF08CI01) Identificar e classificar diferentes fontes (renováveis e não renováveis) e tipos de energia utilizados em residências, comunidades ou cidades.
  • (EF08CI03) Classificar equipamentos elétricos residenciais (chuveiro, ferro, lâmpadas, TV, rádio, geladeira etc.) de acordo com o tipo de transformação de energia (da energia elétrica para a térmica, luminosa, sonora e mecânica, por exemplo).

Textos oficiais da BNCC (MEC). Dados estruturados por bncc.dev, CC BY 4.0.

Ficha de investigação

Uma folha para registrar a hipótese, os experimentos e as conclusões. Os experimentos do caderno entram na tabela da ficha.