Forças opostas: Segunda Lei e Momento de Newton
1 · Prever
Um bloco que se move para a direita é puxado por uma força constante na direção oposta. O que acontece com seu movimento com o passar do tempo?
- Ele desacelera e para permanentemente
- Ele desacelera, para e depois acelera movendo-se na direção oposta
- Ele desacelera brevemente e depois continua a uma velocidade reduzida constante
2 · Preparar
- Abra a simulação de forças opostas e pressione Redefinir.
- Habilite a sonda de velocidade no bloco.
- Para cada tentativa, defina a velocidade inicial do bloco, pressione Reproduzir, faça uma pausa em t = 4 s usando a linha do tempo e registre a leitura da velocidade.
3 · Coletar Dados
| Massa m (kg) | Velocidade inicial v₀ (m/s) | Força oposta F (N) | Quantidade de movimento inicial p = mv (kg·m/s) | Velocidade em t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Trace a velocidade em t = 4 s (eixo y) em relação à velocidade inicial v₀ (eixo x).
4 · Analisar
- Mostre seu raciocínio ao calcular o momento inicial p = mv para um teste.
- Usando a = F/m, preveja a velocidade do bloco em t = 4 s para cada tentativa e compare-a com sua tabela. O bloco ainda está se movendo em sua direção original, momentaneamente em repouso ou movendo-se para trás?
5 · Aprofundar
- Se a massa do bloco dobrasse enquanto a força oposta permanecesse a mesma, demoraria mais ou menos para parar? Explique usando F = ma.
- Blocos reais deslizando sobre uma superfície real também sentem atrito. O atrito faria o bloco parar mais cedo ou mais tarde do que esta simulação idealizada prevê?
A física por trás deste experimento
Momento
A massa e a velocidade inicial do bloco determinam seu momento antes que a força oposta atue.
Segunda Lei de Newton
A força oposta constante dividida pela massa dá a desaceleração constante do bloco, que é o que o retarda, para e eventualmente o reverte.