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Physics I
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Fonte: Andrew Duffy, PhD, Departamento de Física, Universidade de Boston, Boston, MA
Este experimento examina em várias situações envolvendo dois objetos interagindo.
Primeiro, o experimento examina as forças que dois objetos aplicam um ao outro enquanto colidem. Os objetos são carrinhos de rodas que têm massas variáveis. O objetivo deste experimento é descobrir quando a força que o primeiro carrinho exerce sobre o outro é a mesma magnitude que a força que o segundo carrinho exerce de volta na primeira, bem como quando essas duas forças têm magnitudes diferentes.
Em segundo lugar, examina as forças que dois objetos exercem um sobre o outro quando um carrinho está empurrando ou puxando o segundo. Mais uma vez, o foco é explorar as situações em que as duas forças têm a mesma magnitude e nas quais têm magnitudes diferentes.
O objetivo principal deste experimento é explorar a terceira lei de Newton.
O aparelho é composto por dois carrinhos, cada um com um sensor de força montado na parte superior(Figura 1). Os sensores de força são conectados a um computador através de uma interface de computador dedicada. Cada sensor de força mede a força exercida sobre ele pelo outro sensor de força durante a colisão ou a situação de empurrar/puxar.
Figura 1. A configuração básica. Os principais componentes do aparelho são os carrinhos de duas rodas, cada um com um sensor de força montado na parte superior, e uma interface de computador.
1. Situações de colisão
Na terceira colisão, a carreta que se move antes da colisão deve ter de 2 a 3 vezes a massa do carrinho estacionário. Consiga isso transferindo o peso extra de um carrinho para o outro. Repita o processo de realização da colisão e coleta dos dados.
2. Situações de empurrar e puxar
A terceira lei de Newton afirma que sempre que dois objetos interagem, o segundo objeto exerce uma força sobre o primeiro objeto que é igual em magnitude e oposto na direção da força que o primeiro objeto exerce sobre o segundo. Isso é simples de afirmar, mas pode ser difícil de aceitar. Por exemplo, muitas vezes se supõe que a força que um objeto maior exerce sobre um objeto menor é maior do que a força que o objeto menor exerce de volta sobre o objeto maior.
Figura 2. Resultado da primeira colisão. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
Figura 3. Resultado da segunda colisão. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
Figura 4. Resultado da terceira colisão. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
Figura 5. Resultado da primeira situação de empurra/puxar. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
Figura 6. Resultado da segunda situação de empurra/puxar. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
Figura 7. Resultado da terceira situação de empurra/puxar. As forças experimentadas pelos carrinhos são iguais e opostas.
O conceito abordado neste experimento, ou seja, que, em todas as interações, a força que um objeto aplica a outro é igual em magnitude e oposta na direção à força aplicada pelo segundo objeto de volta no primeiro, tem muitas aplicações. Por exemplo, (1) a força gravitacional que o Sol aplica à Terra é igual e oposta à força gravitacional que a Terra aplica ao Sol. (2) A força gravitacional que a Terra aplica à Lua é igual e oposta à força gravitacional que a Lua aplica à Terra. (3) A força gravitacional que a Terra exerce sobre uma maçã é igual e oposta à força gravitacional que a maçã aplica à Terra. (4) Em uma colisão, como entre um carro e um caminhão na rua ou entre dois jogadores de futebol, as forças são sempre iguais e opostas, não importa como as massas se comparam. (5) Quando uma pessoa fica em um andar ou se senta em uma cadeira, a força exercida sobre essa pessoa pelo chão ou pela cadeira é igual e oposta à força que a pessoa exerce no chão ou na cadeira.
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ISSN 2578-9074
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