Conservation of the speed of the CM of two particles under the action of frictional forces in one-dimensional motion (D = 1)

Authors

  • 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

Abstract

The force of friction is part of the daily life of the students and the understanding of their action on the bodies in the day-to-day brings the Science of their experience. We discuss the one-dimensional motion of two particles moving in opposite directions under the action of external kinetic friction forces. The law of the conservation of the total linear momentum involving these particles under the action of external dissipative forces is not discussed in general in the textbooks of Newtonian Mechanics used in upper and middle schools, in brazilian educational institutions.  We show that the conservation of the linear momentum of the set formed by the two particles under the action of two kinetic friction forces only occurs when their movement is unidimensional and in opposite direction. In this work, the conservation of the velocity of the CM is verified experimentally in a simple apparatus of low cost, which can be easily reproduced in the classroom as a strategy for encourage students to work with mathematical tools and experimental methods in order to discuss situations that include the frictional forces that belong to the day life of the student.

Author Biographies

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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Published

2019-08-28

How to Cite

Souza, C. E. R., Thomaz, M. T. C. dos S., & Souza, D. M. (2019). Conservation of the speed of the CM of two particles under the action of frictional forces in one-dimensional motion (D = 1). Caderno Brasileiro De Ensino De Física, 36(2), 543–566. https://doi.org/10.5007/2175-7941.2019v36n2p543

Issue

Vol. 36 No. 2 (2019)

Section

Física Geral

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