Mecânica
Bola em plano inclinado
Observe a bola acelerar ao rolar pela rampa.
Bola em plano inclinado — simulação interativa de Mecânica. Observe a bola acelerar ao rolar pela rampa. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
Gravidade em um plano inclinado
Num plano inclinado sem atrito, a gravidade puxa da bola ao longo da inclinação. Só a componente paralela ao plano acelera a bola.
A gravidade atua verticalmente para baixo. Numa superfície inclinada, se decompõe em dois componentes: uma paralela ao plano (que produz aceleração) e outra perpendicular (equilibrada pela a força normal). Por isso uma bola rola rampa abaixo embora a gravidade sempre aponte para baixo.
- F∥ = mg sen θ
- a = g sen θ (sem atrito)
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 mais pesada e uma bola mais leve são soltas do repouso na mesma altura em uma rampa sem atrito. Qual deles chega ao fundo mais rápido?
Previsões para pesar
- A bola mais pesada chega mais rápido ao fundo.
- Ambas as bolas chegam ao fundo na mesma velocidade.
- A bola mais leve chega mais rápido ao fundo.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Missa (kg)
- Ângulo de Rampa (°)
- Altura de queda (m)
O que você mede:
- PE gravitacional (J)
- Velocidade na parte inferior (m/s)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição Incline. Observe o ângulo de inclinação da rampa e a massa da bola e sua altura inicial acima da base da rampa.
- Use o Inspetor para definir a massa da bola e o ângulo da rampa para esta tentativa e observe a altura inicial vertical da bola acima da base da rampa.
- Execute a simulação e registre a leitura da velocidade da bola (sonda) assim que ela chegar ao fundo da rampa.
Equação governante
Energia Potencial Gravitacional — PE = m·g·h
A altura da bola acima da base da rampa armazena PE gravitacional antes do lançamento – o orçamento de energia que se converte em movimento à medida que desce.
Energia Cinética — KE = ½·m·v²
Numa rampa sem atrito, todo o PE inicial foi convertido em KE no momento em que a bola atinge o fundo, que é o que fixa a sua velocidade final.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para cada linha, calcule 1/2 m v^2 usando sua velocidade inferior medida. Compare-o com a coluna PE Gravitacional. O que você percebe?
- Suas três tentativas usam ângulos de rampa diferentes. Mudar apenas o ângulo, com a mesma altura inicial, altera a velocidade final? Use a conservação de energia para explicar por que ou por que não.
Onde isso aparece além do laboratório
- Sua coluna PE Gravitacional depende da massa, mas a velocidade final medida não. Explique por que uma bola mais pesada não chega ao fundo mais rápido do que uma bola mais leve em uma rampa sem atrito.
- Uma rampa real tem algum atrito, e uma bola que rola de verdade também precisa gastar parte de sua energia girando enquanto rola. Você esperaria que a velocidade final de uma bola real fosse maior ou menor do que sua previsão sem atrito? Por que?
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Preveja: a massa importa?
- Mude: dobre a massa da bola
- Execute: capture dois ensaios
- Leia o gráfico
- Explique: o resultado surpreendente
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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