Mecânica
Movimento circular
A bola orbita com raio constante: a tensão da haste é a força centrípeta (F = m·v²/r), sempre apontando para o centro. Coloque um Cronômetro na bola para ler o período orbital.
Movimento circular — simulação interativa de Mecânica. A bola orbita com raio constante: a tensão da haste é a força centrípeta (F = m·v²/r), sempre apontando para o centro. Coloque um Cronômetro na bola para ler o período orbital. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Movimento circular uniforme
Um objeto num círculo a velocidade constante ainda acelera em direção ao centro porque a direção da velocidade muda continuamente.
A aceleração centrípeta aponta para dentro embora a velocidade seja constante. Para uma bola numa haste, a haste proporciona a força centrípeta que curva a trajetória num círculo.
- a_c = v²/r
- F_c = mv²/r
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Uma bola presa a uma haste orbita um pivô central fixo com velocidade constante. Se você aumentar a velocidade orbital da bola enquanto mantém o mesmo raio, o tempo de uma volta completa (o período) fica mais longo, mais curto ou permanece o mesmo?
Previsões para pesar
- O período fica mais longo (leva mais tempo por volta).
- O período permanece o mesmo (a velocidade não afeta o período).
- O período fica mais curto (leva menos tempo por volta).
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Massa m (kg)
- Raio r (m)
- Velocidade orbital v (m/s)
O que você mede:
- Força centripeta F = mv²/r (N)
- Período T (1 lap) (s)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição Movimento Circular. Observe o comprimento da haste (o raio da órbita) e a massa da bola, e confirme se a gravidade está desligada – a haste sozinha fornece a força que curva o caminho.
- Confirme se a sonda de velocidade está conectada à bola e coloque um cronômetro na bola para que você possa cronometrar uma revolução completa.
- Para cada tentativa abaixo, defina a massa da bola, o comprimento da haste (raio) e sua velocidade tangencial inicial, depois pressione Reproduzir e cronometre uma volta completa.
Equação governante
Força Centrípeta — F = m·v² / r
A força interna que a haste deve fornecer para manter a bola se movendo em círculo em vez de em linha reta. Depende da massa da bola, da sua velocidade orbital (constante) e do raio do círculo - esta é a tensão que você sentiria na haste nas configurações de cada tentativa.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, mostre seu trabalho calculando o período a partir do raio e da velocidade que você definiu (T = 2πr/v) e compare-o com a leitura do temporizador no sim.
- Nas suas três tentativas, como o aumento da velocidade em um raio fixo altera o período? Como o aumento do raio a uma velocidade fixa altera o período? Explique ambos usando T = 2πr/v.
Onde isso aparece além do laboratório
- Esta predefinição desliga a gravidade para que o movimento seja genuinamente uniforme. Se a gravidade fosse reativada e a haste ainda traçasse um círculo horizontal, a velocidade da bola permaneceria constante durante toda a volta? Por que ou por que não?
- Um objeto real em órbita (como uma bola em uma corda balançada com a mão) perde um pouco de energia para a resistência do ar e para o pivô a cada volta. Você esperaria que seu período medido permanecesse perfeitamente constante ao longo de muitas voltas ou se desviasse – e em que direção?
- AP Physics 1 — Unit 6: Energy and Momentum of Rotating Systems
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Bem-vindo ao movimento circular
- Selecione a bola
- Pressione Reproduzir
- sempre girando
- Abra os dados
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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