Portal do Professor

Início do Conteúdo

Energia Cinética e Energia Potencial Gravitacional

Autor e Co-autor(es)

Arnoldo Brasilio Filho imagem do usuário

CURITIBA - PR SECRETARIA ESTADUAL DE EDUCAÇÃO

Eziquiel Menta

Estrutura Curricular

Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Física Movimento, variações e conservações

Dados da Aula

O que o aluno poderá aprender com esta aula

Compreender os conceitos de energia cinética e energia potencial, identificar situações no cotidiano em que esse conceito está presente.

Duração das atividades

Uma aula de 50 minutos

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

Trajetória, Velocidade, aceleração.

Estratégias e recursos da aula

Motivação/introdução

A energia total de um sistema, chamada de energia mecânica total, é composta pela soma da energia cinética e da energia potencial. A energia cinética é associada a velocidade e a massa do corpo, quando um carro está em alta velocidade, podemos dizer que ele tem uma grande energia cinética associada. A energia potencial pode ser “armazenada”, ela depende da configuração do sistema, por exemplo, quando levantamos um livro, estamos armazenando energia potencial gravitacional, se soltarmos o livro, essa energia potencial é transformada em energia cinética, levando o livro ao solo.

 

Na Sala de aula (20 min)


A energia cinética é chamada energia do movimento, ela é associada ao movimento, algebricamente, a energia cinética é dada por:

Ec = ½ m.v2


Sendo “m” a massa do corpo e “v” a velocidade. É interessante notar que a energia cinética varia com o quadrado da velocidade, para dois carros com a mesma massa, a energia cinética do carro que estiver com o dobro da velocidade, terá uma energia cinética 4 vezes maior.


A energia potencial gravitacional depende da massa, da aceleração da gravidade local, e da distancia de um plano de referencia, a energia pode ser calculada escolhendo-se esse ponto de referencia, que no cotidiano pode ser o chão ou uma mesa, a energia potencial pode ser calculada para qualquer plano estabelecido.
Algebricamente, a energia potencial é dada por:


Ep = m.g.h


Sendo “m” a massa do corpo, “g” a aceleração da gravidade local e “h” a distancia em relação ao plano de referencia.


A soma das energias cinética e potencial é chamada energia mecânica, no caso de um pendulo simples, acontece uma alternância entre a energia cinética e a energia potencial.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/993/imagens/pendulos.jpg

No ponto de máxima amplitude do pendulo, a energia potencial é máxima e a energia cinética é nula, e no ponto de menor amplitude, a energia cinética é máxima.

 

Atividade no laboratório de informática.(30 min)
Para a compreensão e visualização desse fenômeno, vamos utilizar um objeto de aprendizagem que permite simular uma pista de skate, permitindo visualizar como ocorre a variação da energia cinética e da energia potencial, durante o movimento do skatista. O nome do objeto é “Skate e Energia”.

 

 
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/993/imagens/cinetica.jpg

Na simulação, a pista de skate pode ser modelada de acordo com a vontade do aluno, ele pode criar a sua própria pista, arrastar o skatista até o ponto desejado e soltar para que ele faça as manobras. É possível escolher outro skatista, de massa diferente, e verificar a influencia dessa variável no movimento.
Ainda é possível trocar o local, para a lua, por exemplo, experimentando a variação da energia cinética e potencial em locais com diferentes acelerações da gravidade, ou ainda, com a ausência da gravidade.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/993/imagens/cineticalua.jpg

Para visualizar graficamente a variação da energia cinética e potencial, basta clicar para exibir o gráfico, nele podemos perceber que quando a energia cinética é máxima, a energia potencial é mínima.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/993/imagens/cineticagraf.jpg

Formulário de Avaliação

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/993/imagens/tabelaavalia.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Recursos Educacionais

Nome Tipo
Skate e energia Animação/simulação

Recursos Complementares

http://www.cepa.if.usp.br/energia/energia2000/turmaA/grupo6/energia_mecanica.htm

Avaliação

A avaliação será realizada pele processo de Rubrica, e será auto avaliativa para o aluno, preenchendo o formulário no final da aula, critério utilizado é o conhecimento adquirido após explorar as simulações.