RESOLUÇÃO - (032 99116 - 4945) - ROTEIRO DE AULA PRÁTICA - FUNDAMENTOS DE FÍSICA

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Roteiro 
Aula Prática 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FUNDAMENTOS DE FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Público 
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 
 
FUNDAMENTOS DE FÍSICA 
 
 
OBJETIVOS 
Definição dos objetivos da aula prática: 
Nessa aula prática abrangeremos os seguintes temas: conservação de energia, energia cinética, 
energia potencial, energia térmica, fricção (atrito), entre outros. 
Nossos objetivos de aprendizagem são: 
1. Explicar o conceito de Conservação de Energia Mecânica usando energia cinética, energia 
potencial gravitacional e energia térmica. 
2. Descrever como a alteração da massa, fricção ou gravidade afeta a energia do skatista. 
3. Descrever o que ocorre com a energia no sistema quando a altura de referência muda. 
RESULTADO DE APRENDIZAGEM: 
 
UTILIZANDO O SIMULADOR PHET PARA O ESTUDO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA 
O PhET (Interactive Simulations) da Universidade do Colorado oferece simulações de ciência e 
matemática divertidas, gratuitas, interativas e baseadas em pesquisa. Cada simulação é testada 
e avaliada extensivamente para garantir a eficácia educacional. Esses testes incluem entrevistas 
com alunos e observação do uso da simulação em salas de aula. As simulações são escritas em 
HTML5 (com algumas simulações legadas em Java ou Flash) e podem ser executadas online ou 
baixadas para o seu computador. Todas as simulações são de código aberto. As simulações 
HTML5 podem ser executadas em sistemas iPads, Chromebooks, PC, Mac e Linux. 
Nessa etapa de nossa aula atividade, você irá trabalhar com o simulador “Energia na pista de 
skate” (figura abaixo) o qual aborda um tema muito importante na Física: a lei de conservação de 
energia mecânica. 
O ALUNO DEVERÁ ENTREGAR UM TEXTO SOBRE OS RESULTADOS ENCONTRADOS 
O Princípio de Conservação de Energia é uma das leis fundamentais da física e afirma que: 
"A energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma em outra." 
Explicando: Em um sistema isolado (ou seja, sem trocas de energia com o ambiente), a quantidade 
total de energia permanece constante ao longo do tempo. Isso significa que toda energia que entra ou 
sai do sistema aparece em outra forma — nunca desaparece. 
Exemplos de Transformações de Energia: 
• Mecânica em Térmica: Quando você freia um carro, a energia cinética se transforma em 
calor nos freios. 
• Química em Elétrica: Em uma bateria, reações químicas geram corrente elétrica. 
• Elétrica em Luminosa: Em uma lâmpada, a eletricidade se transforma em luz (e também 
em calor). 
 
 
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• Potencial em Cinética: Ao soltar um objeto em queda, a energia potencial gravitacional 
se transforma em energia cinética. 
COMO ACESSAR O SIMULADOR 
1. Para acessar o simulador PhET “Energia na Pista de Skate” é necessário acessar o link 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/energy-skate-park ou 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/. 
 
2. Clique na seta mostrada para ter acesso ao simulador. 
 
 
3. Clique duas vezes em “Medições”. 
4. A figura abaixo mostra o simulador. 
 
 
 
MENUS DO SIMULADOR “ENERGIA NA PISTA DE SKATE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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https://phet.colorado.edu/pt_BR/
 
1. No canto inferior esquerdo, selecione a opção “Grade”. A grade lhe auxiliará a encontrar o 
valor da altura em que o skatista estará durante seu movimento. 
 
 
2. No quadro da direita, selecione “Gráfico Setorial”. Essa opção permite que um gráfico (do 
tipo pizza) apareça, juntamente com o skatista em movimento, onde serão mostradas as 
parcelas de energia cinética, energia potencial, energia térmica e energia total. Do lado 
superior esquerdo está a legenda. 
 
3. No quadro da direita, selecione “Rapidez”. Ao selecionar essa opção, aparecerá um tipo de 
velocímetro onde será mostrada a velocidade do skatista durante seu movimento. 
 
 
 
 
 
 
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4. No quadro da direita, clique com o mouse no cronômetro e, mantendo a tecla esquerda do 
mouse apertada, posicione o cronômetro como na figura abaixo. 
 
5. No quadro da direita, há uma opção que permite que você escolha o tipo de pista a ser 
utilizada. 
 
 
 
 
 
 
 
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6. No quadro da direita, na opção “Atrito”, você pode escolher se haverá ou não atrito entre as 
rodas do skate e a pista. 
 
 
7. No quadro da direita, na opção “Gravidade”, você pode escolher o valor da aceleração da 
gravidade que estará agindo sobre o skatista. 
 
8. No quadro da direita, na opção “Massa”, você pode escolher o valor da massa do skatista. 
 
 
 
 
 
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9. No canto superior esquerdo (em roxo) há um medidor dos tipos de energia que estão agindo 
no sistema. O terminal deve ser posicionado na pista. Para tanto, clique no terminal com 
o botão esquerdo do mouse e, sem soltar o botão, posicione-o no local em que você quer 
medir as energias. Durante o movimento do skatista, quando ele passar pelo ponto marcado, 
você poderá obter: o valor da velocidade, o valor da altura e os valores das energias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
10. Clicando no skatista com o botão esquerdo do mouse e, sem soltar o botão, você consegue 
posicioná-lo na pista. Quando o skatista estiver na pista, aparecerá o gráfico setorial 
juntamente com ele. 
 
11. Para começar o movimento do skatista, basta acessar o menu inferior central . Nesse 
menu você poderá escolher se quer que o movimento seja mostrado lentamente ou mais 
rapidamente. O ideal para obter os dados é a escolha do movimento lento. Você poderá 
pausar o movimento quando você quiser. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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12. Exemplo: 
 
 
13. Para voltar à configuração inicial, basta clicar em (canto inferior direito do simulador). 
 
 
 
 
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES 
Procedimento/Atividade n° 1: Conservação de energia em um sistema. 
Avaliado os resultado 
(1) Posicione o terminal do menu energia em 5 pontos da pista e preencha a tabela abaixo. 
Considere 𝑚𝑠𝑘𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑎 = 60 𝑘𝑔, 𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠2 e atrito nulo. 
Tabela 1.1 – Dados obtidos pelo simulador (𝑚𝑠𝑘𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑎 = 60 𝑘𝑔) 
 
 
 
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𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 𝑬 (𝑱) 
 
 
 
 
 
sendo: ℎ a altura em metros; 𝑣 a velocidade (rapidez) em m/s; 𝐾 a energia cinética em Joule; 𝑈 a 
energia potencial gravitacional em Joule e 𝐸 a energia total (𝐸 = 𝐾 + 𝑈) em Joule. 
Analise a última tabela, está reportando algum princípio da física? Considerando os dados de altura 
e de velocidade da tabela, faça uma tabela com dados calculados dos valores de 𝐾, 𝑈 e 𝐸 utilizando 
as fórmulas teóricas. 
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES 
Procedimento/Atividade n° 2: Conservação de energia em um sistema. 
Proposta: Analisar o movimento de um skatista numa pista com atrito 
(2.1) Considerando os dados de altura e velocidade da Tabela 1, faça uma Tabela 2 com dados 
calculados dos valores de 𝐾, 𝑈 e 𝐸 utilizando as fórmulas teóricas. Verifique se há as discrepâncias 
entre dados obtidos (Tabela 1.1) e os dados calculados (Tabela 2.1). O aluno deverá apresentar a 
seguinte tabela. Justifique sua resposta. 
Formulário: 
 
𝐾 = 
1 
 𝑚𝑣2 
2 
𝑈 = 𝑚𝑔ℎ 
𝐸 = 𝐾 + 𝑈 
 
𝜎𝑟 
= |
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜
| ∗ 100  (𝑒𝑟𝑟𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜) 
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 
Tabela 2.1 – Dados coletados através do simulador (𝑚𝑠𝑘𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑎 = 60 𝑘𝑔) 
 
𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 𝑬 (𝑱) 𝝈𝑲 (𝑱) 𝝈𝑼(𝑱) 
 
 
 
 
 
sendo: ℎ a altura em metros; 𝑣 a velocidade (rapidez) em m/s; 𝐾 a energia cinética em Joule; 𝑈 a 
energia potencial gravitacional em Joule e 𝐸 a energia total (𝐸 = 𝐾 + 𝑈 + 𝐸𝑇) em Joule. 
Para verificar as discrepâncias entre dados obtidos (Tabela 1.1) e os dados calculados (Tabela 
Considerando os dados de altura (2.2) e velocidade da tabela (2.2), recalcule os valores de 𝐾 e 𝑈, 
utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das colunas duas últimas e calculeo erro 
relativo percentual para 𝐾 e 𝑈. 
 
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PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES 
Procedimento/Atividade n° 3: Conservação de energia em um sistema. 
Proposta: Analisar o movimento de um skatista numa pista com atrito 
(3.1) Posicione o terminal do menu energia em 5 pontos da pista e preencha a tabela abaixo. 
Considere 𝑚 = 60 𝑘𝑔, 𝑔 = 9,8 𝑚/𝑠2 e atrito não nulo. 
Tabela 3.1 – Dados coletados 
 
𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 𝑬𝑻 (𝑱) 𝑬 (𝑱) 
 
 
 
 
 
sendo: ℎ a altura em metros; 𝑣 a velocidade (rapidez) em m/s; 𝐾 a energia cinética em Joule; 𝑈 a 
energia potencial gravitacional em Joule; 𝐸𝑇 a energia térmica em Joule e 𝐸 a energia total (𝐸 = 
𝐾 + 𝑈 + 𝐸𝑇) em Joule. 
Observação: os valores de ℎ e 𝑣 devem ser iguais aos valores apresentados na Tabela 1.1. 
 
 
(2.2) Considerando os dados de altura e velocidade da tabela 3,1, recalcule os valores de 𝐾 e 𝑈, 
utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das tabelas 4 e 5 e calcule o erro relativo percentual 
para 𝐾 e 𝑈. 
Formulário: 
 
𝐾 = 
1 
 𝑚𝑣2 
2 
𝑈 = 𝑚𝑔ℎ 
 
𝜎𝑟 = |
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 − 𝑉𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜| ∗ 100 
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Públic1o 0 
Tabela 4.1 – Dados calculados (60 𝐾𝐺) 
 
𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 
 
 
 
 
 
 
Tabela 6 – Erros relativos 
 
𝝈𝑲 (𝑱) 𝝈𝑼 (𝑱) 𝝈𝑲 (𝑱) 𝝈𝑼 (𝑱) 
 
 
 
 
 
 
Avaliando os resultados 
 
(1) Análise do comportamento do movimento do skatista numa pista sem atrito. Considere 
𝒎𝒔𝒌𝒂𝒕𝒊𝒔𝒕𝒂 = 𝟔𝟎 𝒌𝒈, 𝒈 = 𝟗, 𝟖 𝒎/𝒔𝟐 e atrito não-nulo. 
Os dados da Tabela 1.1 referente à análise do comportamento do movimento do skatista numa pista 
sem atrito, ilustra qual princípio da Física? Justifique sua resposta, enunciando-o. 
Usando os dados da Tabela 1.1, faça os gráficos: 𝐾 × 𝑣 e 𝑈 × ℎ. 
O que significa cada gráfico? 
E os gráficos 𝐾 × 𝑣2 e 𝑈 × ℎ. 
(2) Análise do comportamento do movimento do skatista numa pista sem atrito. Considere 
𝒎𝒔𝒌𝒂𝒕𝒊𝒔𝒕𝒂 = 𝟔𝟎 𝒌𝒈, 𝒈 = 𝟗, 𝟖 𝒎/𝒔𝟐 e atrito não-nulo. 
Considerando os dados de altura e velocidade da Tabela 1.1, faça uma Tabela 2.1 com dados 
calculados dos valores de 𝐾, 𝑈 e 𝐸 utilizando as fórmulas teóricas. Compare os valores das tabelas 
1 e 2 e calcule o erro relativo percentual para 𝐾 e 𝑈 mostrados. 
Tabela 3.1 – Erros relativos. 
 
𝝈𝑲 (𝑱) 𝝈𝑼 (𝑱) 
 
 
 
 
 
Quais as conclusões que podem ser tiradas da Tabela 3. 
(3) Análise do comportamento do movimento do skatista para diferentes massas. 
Analise o movimento de um skatista numa pista sem atrito, considerando a massa do skatista igual 
a 100 𝑘𝑔. 
Compare os valores obtidos com os da Tabela 1 (𝑚𝑠𝑘𝑎𝑡𝑖𝑠𝑡𝑎 60 𝑘𝑔). 
Tabela 4 1 – Dados calculados 
 
𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 𝑬(𝑱) 
 
 
 
 
 
 
Públic1o 1 
CHECKLIST 
 
(4) Análise do comportamento do movimento do skatista para diferentes acelerações da 
gravidade. 
Refaça a etapa 1.1 (análise do movimento de um skatista numa pista sem atrito) considerando a 
aceleração da gravidade na Lua. 
Compare os valores obtidos com os da Tabela 1. 
Tabela 5 – Dados calculados 
 
𝒉 (𝒎) 𝒗 (𝒎/𝒔) 𝑲 (𝑱) 𝑼 (𝑱) 𝝈𝑲 (𝑱) 𝝈𝑼 (𝑱) 
 
 
 
 
 
 
(5) Análise dos resultados dos passos (1) a (4) 
Faça uma análise dos dados obtidos tendo como base a teoria sobre Conservação de Energia e os 
exemplos de aprendizagem do simulador. 
 
 
✓ Acessar o site https://phet.colorado.edu/pt_BR/; 
✓ Clicar no link do experimento ENERGIA NA PISTA DE SKATE; 
✓ Realizar com atenção os passos que devem ser seguidos para que o simulador tenha todos 
instrumentos de medida; 
✓ Coletar os dados fornecidos pelo simulador considerando o movimento de um skatista numa 
pista sem atrito e comparar esses dados com os obtidos utilizando as fórmulas aprendidas na 
disciplina. Comparar esses dados para verificar se há algum erro envolvido na atividade; 
✓ Coletar os dados fornecidos pelo simulador considerando o movimento de um skatista numa 
pista com atrito e comparar esses dados com os obtidos utilizando as fórmulas aprendidas na 
disciplina. Comparar esses dados para verificar se há algum erro envolvido na atividade; 
✓ Analisar o comportamento do movimento do skatista para diferentes massas. Comparar os 
valores obtidos com os da Tabela 1; 
✓ Analisar o comportamento do movimento do skatista considerando a aceleração da gravidade 
na Lua. Comparar com os valores obtidos com os da Tabela 1; 
✓ Avaliar os resultados. 
 
RESULTADOS 
Resultados do experimento: 
 
 
 
Públic1o 2 
Escreva um texto contendo as informações obtidas nos experimentos, os cálculos realizados, em 
conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas. O arquivo não pode 
exceder o tamanho de 2Mb e deve ser enviado. 
Inclua referências bibliográficas ABNT (quando houver). 
Resultados de Aprendizagem: 
Inclua no seu texto os conceitos de transformação de energia; enuncie o princípio de conservação 
de energia e sua fórmula geral. Também inclua algumas aplicações na engenharia, energia 
sustentável, entre outras. 
 
O Uso de simuladores para potencializar a aprendizagem no ensino de Física. 
Faça um pequeno texto sobre ao estudo do uso de simuladores para potencializar a aprendizagem 
no ensino de Física. Para tanto, baixe o artigo ”Simuladores em aulas de Física: quando utilizar?” 
e faça uma leitura crítica do mesmo. )https://portal.amelica.org/ameli/journal/509/5092220023/html/) 
Tendo como base o artigo proposto, monte um mapa mental sobre o assunto abordado. 
Para auxiliá-lo na confecção do mapa, leia o artigo “Mapa mental: como fazer e para que serve” 
disponível em https://www.estudarfora.org.br/mapa-mental/. Acesso em julho 2022. Nesse link há um 
vídeo explicando o mapa mental. 
Você pode também assistir o vídeo “COMO FAZER MAPA MENTAL / técnica de estudo #mapamental | 
Study Bel”. Disponível em https://www.youtube.com/watch?v=yX9yiNsdf1s. Acesso em julho 2022. 
SILVA, Girleide M. da. Simuladores em aulas de Física: quando utilizar? Anais do CIET: EnPED 
(Congresso Internacional de Educação e Tecnologias - Encontro de Pesquisadores em Educação 
a Distância). São Carlos: Grupo Horizonte – SEaD – UFSCar. 2020. ISSN: 2316-8722. ISSN: 2316- 
8722. Disponível em 
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2a 
hUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufsca 
r.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg= 
AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZt. Acesso em julho 2022. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Públic1o 3 
https://www.estudarfora.org.br/mapa-mental/
https://www.youtube.com/hashtag/mapamental
https://www.youtube.com/watch?v=yX9yiNsdf1s
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q&esrc=s&source=web&cd&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufscar.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg=AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZt
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q&esrc=s&source=web&cd&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufscar.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg=AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZt
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q&esrc=s&source=web&cd&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufscar.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg=AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZt
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q&esrc=s&source=web&cd&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi3s5zxspL5AhUngpUCHeMwDZYQFnoECAYQAw&url=https%3A%2F%2Fcietenped.ufscar.br%2Fsubmissao%2Findex.php%2F2020%2Farticle%2Fdownload%2F1405%2F1070%2F&usg=AOvVaw2cZa95q7wqeK0bMLXIpDZtPúblic1o 4