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Energia na pista de skate

A prática de skate envolve diversos conceitos da Física, como força, impulso, velocidade, aceleração e energia. A modalidade de skate conhecida como half pipe pode nos auxiliar a entender o princípio da conservação da energia mecânica. Para isso, vamos analisar o movimento de um skatista que se move em um half pipe, desconsiderando as perdas de energia por atrito e utilizando a parte mais baixa da pista, horizontal, como referência ('h' é igual a 0h=0).

Ilustração representando o movimento de um skatista em quatro diferentes pontos de uma pista de skate que tem a rampa com o formato semelhante à letra U. O skatista está usando capacete, cotoveleiras e joelheiras. À esquerda, no ponto mais alto da pista, o skatista está em posição inicial, em pé sobre o skate, que está posicionado em direção à rampa. Na descida da rampa, o skatista está agachado, com os dois pés sobre o skate. Seu braço direito está estendido na lateral, enquanto seu braço esquerdo está para baixo. No meio da rampa, parte mais baixa da pista, o skatista permanece agachado com os dois pés sobre o skate e está com braços abertos. Por fim, à direita, no ponto mais alto da pista, o skatista está em pé sobre o skate, que está inclinado, com as rodas da frente na ponta da rampa. Ele está com o braço direito levemente estendido para a frente e com o braço esquerdo estendido para trás. Na pista, há várias pinturas em grafite.
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1. Início da descida

Ilustração de um velocímetro com a indicação 0 metro por segundo. Ao lado, há um gráfico de barras representando as energias. Só há o eixo horizontal, com três informações: a primeira, E com índice m; a segunda, E com índice p g; e a terceira, E com índice c. No gráfico, só há duas barras, iguais, totalmente preenchidas. Elas correspondem ao E com índice m e ao E com índice p g.
Crédito: ASC Imagens

Nesse ponto, o skatista encontra-se inicialmente em repouso, no ponto mais alto da pista. Por isso, sua energia mecânica tem apenas a porção relacionada à energia potencial gravitacional. Para descer a rampa, ele inclina o corpo para a frente e começa a descida devido à ação da gravidade.

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2. Metade da descida

Ilustração de um velocímetro com a indicação 5,6 metros por segundo. Ao lado, há um gráfico de barras representando as energias. Só há o eixo horizontal, com três informações: a primeira, E com índice m; a segunda E com índice p g; e a terceira, E com índice c. A barra correspondente ao E com índice m está totalmente preenchida, enquanto as outras, E com índice p g; E com índice c, estão preenchidas igualmente, correspondendo à metade da barra E índice m.
Crédito: ASC Imagens

Nesse ponto, o skatista está no meio da descida, de forma que agora ele possui uma velocidade. Isso indica que parte da energia potencial gravitacional que ele possuía se transformou em energia cinética. No entanto, a energia total se manteve.

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3. Parte mais baixa da pista

Ilustração de um velocímetro com a indicação 8 metros por segundo. Ao lado, há um gráfico de barras representando as energias. Só há o eixo horizontal, com três informações: a primeira, E com índice m; a segunda, E com índice p g; e a terceira, E com índice c. No gráfico, só há duas barras, iguais, totalmente preenchidas. Elas correspondem ao E com índice m e ao E com índice c.
Crédito: ASC Imagens

Quando o skatista chega à parte mais baixa da pista, toda a energia potencial gravitacional que ele possuía se transformou em energia cinética. Portanto, ele atinge a velocidade máxima do movimento. Nesse momento, a energia mecânica possui somente a componente relacionada à energia cinética

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4. Chegando ao topo da pista no outro lado

Ilustração de um velocímetro com a indicação 0 metro por segundo. Ao lado, há um gráfico de barras representando as energias. Só há o eixo horizontal, com três informações: a primeira, E com índice m; a segunda, E com índice p g; e a terceira, E com índice c. No gráfico, só há duas barras, iguais, totalmente preenchidas. Elas correspondem ao E com índice m e ao E com índice p g.
Crédito: ASC Imagens

Quando o skatista chega ao topo do outro lado da pista, toda a sua energia cinética é transformada em energia potencial gravitacional. Assim, ele atinge o repouso novamente, isto é, sua velocidade fica nula. Nesse ponto, a energia mecânica volta a ter somente a componente relacionada à energia potencial gravitacional.

Representação de um skatista se movendo em uma pista no estilo half pipe.

Crédito da imagem: Farrell/ASC Imagens

Podemos perceber que ocorreram várias transformações de energia durante o movimento do skatista. No entanto, o total da energia mecânica foi conservado.