We approach the question of the movement of a particle with variable mass observed from an inertial frame. We consider two different situations: (i) a particle whose intrinsic mass value varies over time; (ii) the center of mass (CM) of a set of particles with constant mass but with a variable number of particles belonging to it. We show that Newton’s Second Law distinguishes the case in which the intrinsic mass of the particle varies over time from systems composed of particles, with constant mass, whose total mass varies over time. In the first case, we study the consequences of the equation of motion of a particle with variable mass is not covariant in inertial references under Galilean transformations. We also show that the equation that drives the dynamics of the CM of a system with variable number of particles preserves the equivalence of all inertial frames under the Galilean transformations. We verify the non-conservation of the linear momentum vector of the CM of a set of free particles during the time that one particle leaves or comes into the system.
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.
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