Conservação da velocidade do CM de duas partículas sob a ação de forças de atrito em movimento unidimensional (D = 1)

Autores

  • Carlos Eduardo Rodrigues Souza Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense
  • Maria Teresa Climaco dos Santos Thomaz Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense
  • Dácio M. Souza Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense

DOI:

https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n2p543

Resumo

A força de atrito está presente no cotidiano dos alunos e a compreensão de sua ação sobre os corpos aproxima a Ciência de sua experiência. A lei de conservação do momento linear total, envolvendo sistemas de partículas sob a ação de forças dissipativas externas, não é geralmente discutida nos livros-texto de Mecânica Newtoniana utilizados nos ensinos médio e superior, nas instituições de ensino brasileiras. Discutimos neste trabalho o movimento mais simples que duas partículas podem ter: o movimento unidimensional em sentidos opostos, sob a ação de forças de atrito cinético externas. Mostramos que a conservação do momento linear do conjunto formado por essas partículas, sob a ação de duas forças de atrito cinético, ocorre apenas em partes do movimento unidimensional e quando elas se deslocam em sentidos opostos. Aproveitando o grande envolvimento dos alunos com aplicativos em celulares, apresentamos uma montagem experimental que verifica a conservação da velocidade do centro de massa (CM) desses dois corpos. O aparato experimental é simples e de baixo custo, podendo ser facilmente reproduzido em sala de aula como estratégia para estimular os estudantes a trabalharem com ferramentas matemáticas e métodos experimentais, de forma a discutirem situações físicas que incluem as forças de atritos presentes no seu dia a dia.

Biografia do Autor

Carlos Eduardo Rodrigues Souza, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense

Professor de Física e Cientista, que atua no ensino superior lecionando em disciplinas dos cursos da grande área de Ciências Exatas e da Terra. Como docente na UFF, desenvolve pesquisa em física experimental com ênfase em Óptica Quântica, estudando o Momento Angular da luz em sistemas paramétricos, e implementa nos cursos que leciona métodos participativos de ensino-aprendizagem baseados na Instrução Por Pares, envolvendo, sempre que possível, os estudantes em atividades experimentais.

Possui graduação: bacharelado e licenciatura (2004); mestrado (2006) e doutorado (2010) em Física pela Universidade Federal Fluminense (UFF). Foi bolsista do CNPq e do programa "Bolsa Nota 10" da FAPERJ durante sua pós-graduação. Bolsista CAPES, estudou a geração de fótons gêmeos em guias de ondas semicondutores de AlGaAs em seu Pós-doutorado no Laboratoire Matérieux et Phénomènes Quantiques na Universidade Paris 7 (2010-2011).

Atualmente, é Professor Adjunto no Instituto de Física da UFF e desenvolve pesquisa experimental no Laboratório de Óptica Quântica. Seus temas de interesse são o Momento Angular Orbital da luz, a Dinâmica de Modos Espaciais da luz em Osciladores Paramétricos Óticos e Ensino de Física.

Maria Teresa Climaco dos Santos Thomaz, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense

Doutorado em Física pela USP em 1981, na área de Teoria Quântica de Campos, Mestrado em 1978 pela USP, na área de Óptica Clássica, e Bacharel em Física pela PUC/RJ em 1976. Trabalhou no Instituto de Física da UFF no período de 11/1985 a 05/2010, quando então se aposentou. Orientou 04 teses de doutorado em Física, 05 teses de mestrado em Física, e com orientação de várias iniciações científicas também na área de Física.

Tem desenvolvido trabalhos científicos em dois assuntos principais: 1. Termodinâmica de baixas dimensionalidades: o objetivo é obter a termodinâmica de sistemas de baixas dimensionalidades em altas temperaturas; 2. Fases geométricas em meios dissipativos: o objetivo é o estudo da natureza das fases imaginárias em meios dissipativos acoplados fracamente com meios externos. A definição de fases geométricas em meios dissipativos tem levantado alguns debates.

Após a sua aposentadoria tem se dedicado à divulgação de Ciências para crianças e jovens através da narração de histórias, principalmente em escolas públicas, com uma linguagem do dia a dia. O material de apoio para essas histórias e as instituições visitadas estão disponíveis no blog: http//mttdivulgacao.blogspot.com.

Dácio M. Souza, Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense

Bacharel e licenciado em Física pela Universidade Federal Fluminense, Mestre em Física também pela Universidade Federal Fluminense e doutorando em Física na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Professor de Física e tecnologias (robótica e programação) lecionando no ensino básico na rede pública e na rede privada. É técnico de Laboratório Didático do Departamento de Física na Universidade Federal Fluminense, atuando na coordenação dos laboratórios didáticos da universidade.

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Publicado

2019-08-28

Como Citar

Souza, C. E. R., Thomaz, M. T. C. dos S., & Souza, D. M. (2019). Conservação da velocidade do CM de duas partículas sob a ação de forças de atrito em movimento unidimensional (D = 1). Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 36(2), 543–566. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n2p543

Edição

v. 36 n. 2 (2019)

Seção

Física Geral

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