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Mallinckrodt, A. John; Leff, Harvey S.

doi:10.1119/1.16878

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“…Há, porém, noâmbito da mecânica, diferentes conceitos e definições de energia e de trabalho. Na verdade, com elesé possível articular muitos pares conceituais que permitem elaborar diferentes versões do chamado teorema do trabalho-energia, segundo uma "taxonomia"e uma nomenclatura introduzidas por Mallinckrodt e Leff [43]. Será interessante passarmos a adotá-las, nesse trabalho, para analisar o processo físico de que estamos tratando.…”

Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

“…Afinal, estamos interessados apenas nos aspectos macroscópicos (mecânicos) do problema. Isso não significa, porém, que podemos nos restringir a tratá-lo apenas mecanicamente, sem levar em consideração também aspectos termodinâmicos [28,[43][44][45][46][47][48]. Ainda assim, o tratamento puramente mecânico do sistema macroscópico completo nãoé, de fato, impossível, conceitualmente, contanto que se abra mão da ideia de considerá-lo isolado.É sempre possível tratar todos os graus internos de liberdade microscópicos como um sistemaà parte -um banho térmico,à temperatura constante -que se encontra em contato térmico com o sistema macroscópico e absorve sua energia até que o equilíbrio seja atingido.…”

Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

“…O problema essencial reside no fato de que nem todo produto de força por deslocamentoé necessariamente equivalente a energia no sentido termodinâmico, ainda que a relação possa seja legítima, do ponto de vista dinâmico [28]. Os casos que envolvem corpos extensos deformáveis ou submetidos a forças de atrito são exemplos [28,43,46,47]. No caso específico do deslizamento de corpos rígidos em superfícies com atrito, a dificuldade está, justamente, na impossibilidade de se conhecer os detalhes microscópicos que geram a força de resistência no arraste.…”

Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

“…A quantidade f ∆s cm , propriamente referida como pseudo-trabalho [43],é dinamicamente correta, mas, termodinamicamente, não corresponde a uma energia.…”

Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

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Dinâmica de corpos rígidos em superfícies com atrito

Polito

Laia

2016

Rev. Bras. Ensino Fís.

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Nesse trabalho, nós apresentamos os tratamentos teórico e experimental do movimento de um disco dotado de quatro pontos de apoio sobre uma superfície horizontal com atrito. A solução matemática do problemaé obtida com o uso do formalismo lagrangiano. Diferentemente do caso de uma superfície lisa,é preciso adicionar,às equações dinâmicas, as forças generalizadas que acoplam a dinâmica de translação do centro de massa e a dinâmica de rotação em torno deste. Em virtude da complexidade das equações, soluções numéricas são requeridas. A solução numérica permite obter a trajetória do disco e observar os efeitos do acoplamento no decaimento das energias mecânicas rotacional e translacional. Para procurar reproduzir a dinâmica calculada, um aparato experimental foi idealizado e construído. Além de reproduzir qualitativamente os efeitos previstos, o aparato foi aproveitado para aplicar uma sequência didática cujo objetivoé apresentar os conceitos de energia mecânica (potencial e cinética), suas transformações e sua perda irreversível por dissipação, em um nível condizente com os de estudantes do primeiro ano do ensino médio. Palavras-chave: forças de atrito, dissipação, translação, rotação, energia mecânica.In this work, we present the theoretical and experimental treatment of the motion of a disc supported by four points lying on a horizontal surface with friction. The mathematical solution of this problem was obtained in the context of the lagrangian formalism. Unlike the case of smooth surfaces, we need add to the dynamical equations the generalized forces that couple the dynamics of translation of the center of mass and the dynamics of rotation around it. Due to the complexity of the equations, numerical solutions are required. The numerical solution allows both to obtain the trajectory of the disc and to observe the effects of the coupling in the decays of the rotational and translational mechanical energies. Seeking for reproduce the calculated dynamics an experimental device was idealized and effectively build. Beyond to reproduce qualitatively the predicted effects, the device was also utilized to implement a pedagogical sequence in order to present the concepts of mechanical energy (potential and kinetic), its transformations and its irreversible loss by dissipation, in a depth adequate for a first year high school class. Keywords: friction, dissipation, translation, rotation, mechanical energy. IntroduçãoUm dos processos mais comuns a que um corpo sólido pode ser submetidoé o de deslizamento sobre uma superfície com atrito, no qual se observa, geralmente, uma combinação dos movimentos de rotação e de translação. Essa situação geral guarda relação direta com um problema prático amplamente relacionado com vivências quotidianas, em particular, a dos estudantes do A modelagem matemática desse processo envolve a adoção de uma série de hipóteses simplificadoras, sendo o primeiro conjunto delas referenteà modelagem da própria estrutura do objeto que se move. Comoé padrão, nos textos de mecânica clássica, o modelo mais...

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Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

“…A quantidade f ∆s cm , propriamente referida como pseudo-trabalho [43],é dinamicamente correta, mas, termodinamicamente, não corresponde a uma energia.…”

Section: Energia E Trabalho: Conservação Transformação E Dissipaçãounclassified

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Dinâmica de corpos rígidos em superfícies com atrito

Polito

Laia

2016

Rev. Bras. Ensino Fís.

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“…12 This statement assumes the existence of adiabatic walls. Furthermore, these variations are independent of the process from the initial to the final state, and thus the internal energy is a function of state.…”

Section: Thermodynamic Relationsmentioning

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Thermodynamics at work: The pressure derivative of the specific heat

Güémez

Fiolhais

1999

American Journal of Physics

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Thermodynamics relates measurable quantities such as thermal coefficients and specific heats. The first law, which implies that the enthalpy is a function of state, yields a relation for the pressure derivative of the specific heat c P . The second law gives a simpler and well-known relation for this pressure derivative. We compare the values of the pressure derivative of c P obtained from the first and second laws to the values obtained from measurements for water at different pressures. The comparison illustrates the scope and methodology of thermodynamics.

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Scientific terminology and context: How broad or narrow are our meanings?

Pushkin¹

1997

J. Res. Sci. Teach.

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The valuable insights of Slisko and Dykstra (Journal of Research in Science Teaching, 34, xx-xx, 1997) enhance discussions concerning the use of scientific terminology in classrooms and conceptions studies. Their insights encouraged self-reflection on prior definitions in this journal (Pushkin, Journal of Research in Science Teaching, 33, 223-224, 1996). Definitions intended to address specific terms with more clarity and precision, in retrospect, illustrate the potential difficulties specific terms create for educators and learner alike. Refined definitions will reflect a broader context.The term pseudoconception (Pushkin, 1996) is addressed in more detail. Conceptions studies may focus on learners' incorrect understandings; pseudoconceptions focus on correct understandings. Pseudoconceptions reflect the context of understanding; sensitivity is needed to the broadness or narrowness of that context. We sometimes perceive that education theory, physics, and chemistry are incompatible. All equally unique and important, none is completely independent from the others. Providing meaningful learning opportunities, science educators should see relevance in each; definitions of scientific terminology can reflect this.

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Dinâmica de corpos rígidos em superfícies com atrito

Dinâmica de corpos rígidos em superfícies com atrito

Thermodynamics at work: The pressure derivative of the specific heat

Scientific terminology and context: How broad or narrow are our meanings?

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