Proposta experimental do estudo de colisões entre bolas de borracha e superfície plana

Abstract

O estudo sobre a conservação do momento linear e as forças impulsivas nos cursos introdutórios de física tem abordagem baseada na colisão de objetos que se comportam como partículas. Neste trabalho busca-se por um aprofundamento no tema, introduzindo-se atividades experimentais direcionadas para laboratórios de ensino de física em que se considera a colisão entre uma bola de borracha e uma superfície rígida e plana. Estes experimentos permitem investigar características da colisão, tais como o tempo de impacto, a força impulsiva, a área de contato e o coeficiente de restituição. A modelagem, baseada na teoria de Hertz, inclui as propriedades elásticas da bola. Os resultados experimentais são comparados com valores teóricos provenientes do tratamento convencional (desconsiderando a deformação dos corpos) e da teoria de Hertz. Também são fornecidas indicações sobre a elaboração de experimentos visando aprimoramentos por parte de professores e alunos.

Aula experimental remota: determinação do coeficiente de restituição utilizando Arduino

“…E essa discussão só foi possível graças ao recurso utilizado para a coleta de dados, que também evidencia a proporcionalidade entre a energia do impacto com a intensidade do sinal. Demais trabalhos encontrados na literatura (Cavalcante, 2002;Arnold, 2018;Montoli e Neto, 2020) utilizam técnicas diferentes para coleta de dados, e nenhuma evidencia essa relação.…”

“…Na literatura encontramos alguns trabalhos (Cavalcante, 2002;Haron e Ismail, 2012;Arnold, 2018; Montoli e Neto, 2020) que utilizam técnicas de coleta de dados baseadas em recursos tecnológicos alternativos. O trabalho de Arnold, Godeny, Costa, Viana e Ximenes (2018) utiliza um circuito elétrico que, durante o contato da colisão, envia um sinal a um osciloscópio, que o exibe graficamente.…”

Descrição temporal de forças de colisão: um modelo didático para laboratório de física assistido por sistema embarcado

“…A bola desce de uma altura h 1 e sobe até uma altura menor h 2 , devido a dissipação de energia no choque. Nessa condição a bola recebe um impulso total I [6] do solo, que equivale à variação da quantidade de movimento m∆v [7], ou seja,…”

“…O coeficiente de restituição da bola [7] é e = p2 p1 (6) onde p 2 e p 1 são respectivamente os momentos lineares da bola imediatamente antes e após o choque. Uma discussão…”