• Avaliar um sistema mecanicamente isolado.
• Resolver exercícios envolvendo a conservação da quantidade de movimento.
• Exemplificar fenômenos em que ocorre conservação da quantidade de movimento.

          Velocidade, Conceito de Força, quantidade de movimento, leis de Newton.

          Recomendamos que no início da aula o professor apresente para a turma a simulação abaixo e discuta com a turma, apenas qualitativamente, a conservação da quantidade de movimento em cada exemplo explorado. Essa animação se encontra disponível no Portal do Professor, com título e endereço abaixo:

 Conservação da quantidade de movimento I

Conservação da quantidade de movimento I 

          Sugerimos também que se possível apresente um filme de pequena duração, cerca de dois minutos e meio, relacionado com o assunto da aula, muito interessante e sem dúvida, os alunos gostarão de assistir. Este filme se encontra disponível na internet com o seguinte título e endereço:

Foguete a Água

http://www.youtube.com/watch?v=aK4Ad-efjAc&feature=related

Atividade I      

          Após observação do filme o professor deverá fazer uma breve discussão com a turma inclusive conduzindo o grupo a um desafio, investigando a possibilidade de que alguém ou alguma equipe, voluntariamente, seria capaz de propor a confecção de um aparato semelhante ao do filme, para ser testado numa área adequada. Se houver voluntários, deverá orientá-los em horário apropriado e oportuno, inclusive prepará-los para tomarem as medidas de precauções e cuidados necessários para evitar possíveis acidentes. Após discussões e comentários, faça um questionamento à turma: No instante em que o foguete decola, o que mais vocês observaram além da parte que subiu? É obvio que todos observaram a água sendo empurrada para baixo, mas a próxima pergunta está relacionada com essa resposta. O que faz com que o foguete de garrafas pet suba? Aqui talvez respondam que é a força de reação da água, uma vez empurrada para baixo exerce uma força igual e contrária para cima, mas também pode ser explicado pelo princípio da quantidade de movimento linear que é o nosso objetivo nessa aula. Após responderem essa questão, faça na seqüência, nova pergunta: Se não colocarmos água na garrafa, deixando apenas o ar pressurizado, o foguete subirá com mesma aceleração? Por quê? O ar sairá da garrafa em um tempo muito menor se nela não tiver água, enquanto que a água permanece mais tempo no interior da garrafa e sua massa no interior dela é muito maior que a massa de ar.

Atividade II

          O professor deverá organizar o material necessário para fazer a montagem que se encontra esquematizado na Figura 01. Preferencialmente dividir a turma em grupos de quatro alunos e distribuir material para cada grupo.

          O material consiste em uma pequena placa (10cmx20cm) de madeira ou outro material leve, como acrílico; cerca de 20 cm de elástico ou uma gominha de prender dinheiro; quatro lápis; pedaço de giz e 15 cm de linha fina resistente.

          Prenda as pontas do elástico em dois pontos da placa próximo aos cantos adjacentes dela, como na figura. Se a placa for de madeira use pregos tipo tachinha para prender o elástico, mas se a placa a ser usada não permite o uso da tachinha, como o acrílico, faça um ou dois furos para passar e prender o elástico. Após prender o elástico amarre a linha em seu ponto médio e prenda a outra extremidade no lado oposto da placa de modo a manter o elástico bem esticado, observe o esquema da figura. Apóie a placa sobre os lápis que deverão estar sobre uma mesa ou carteira. Coloque um pedaço de giz entre o elástico, de modo que ele fique bem ajustado na dobra do elástico, veja a figura. Verifique que tudo esteja correto e corte a linha com uma tesourinha, tendo o cuidado de não tocar com a ponta da tesoura na placa, ou queime a linha usando um fósforo aceso.

          Se o professor tiver tempo e material disponível poderá construir um carrinho simples de madeira apenas substituindo os lápis por rodinhas conforme esquema da Figura 02, além de melhorar o manuseio da experiência, o carrinho poderá ser útil em outras práticas de mecânica.

          Após realização do experimento, o professor deverá reorganizar a turma na sala e fazer uma discussão do assunto com participação de todos. Faça o seguinte questionamento: Porque ao empurrar o giz para frente, a placa foi empurrada para trás? Quais os elementos fazem parte do sistema nesse experimento? Se houve conservação da quantidade de movimento durante o tempo em que o pedaço de giz foi empurrado, como poderíamos relacionar essas grandezas?

          Provavelmente não terão dificuldade em responder que o recuo da placa se deve ao fato de que a quantidade de movimento do sistema era inicialmente nula, portanto a soma da quantidade do movimento do sistema deve permanecer nula: neste caso, a quantidade de movimento da placa deverá ser em módulo igual à quantidade de movimento do giz, porém em sentidos opostos. A placa com o elástico e o giz constitui o sistema deste procedimento.

Atividade III

          O professor poderá utilizar do esquema da Figura 03, que ilustra uma pessoa caminhando sobre uma tábua, a partir de sua extremidade esquerda, e formular um exercício sobre conservação da quantidade de movimento, para ser resolvido em duplas.

          Sugestão: suponha a massa da pessoa que caminha na tábua igual a 60 kg e a massa da tábua de 40 kg e que a tábua está sobre o gelo, podendo desprezar o atrito entre a tábua e solo. Nesse caso peça aos alunos que baseando no princípio da conservação do movimento, quando o homem chegar à outra extremidade da tábua, que distância terá andado em relação ao solo?

          Solução do problema: A Figura 04 ilustra a situação, indicando a pessoa sobre a tábua no início, quando começa a caminhar na tábua e no fim da caminhada, ao chegar até a outra extremidade da mesma. À medida que caminha, para a direita, na figura, a tábua desloca-se para a esquerda. Ao final a pessoa terá deslocado (6,0m – X), para a direita, enquanto a tábua deslocou-se X metros, para a esquerda.

• Considere que no início a quantidade de movimento era nula (pessoa e tábua parados), além disso, a tábua deslocou para a esquerda arrastando a pessoa sobre ela, vamos considar também o sentido para a direita como positivo:
• 0 = m_Pv_p + (m_t + m_P)v_t, em que m_P é a massa da pessoa, vp é a velocidade da pessoa, m_t  é a massa da tábua e v_t é a velocidade da tábua. Considerando t o intervalo de tempo em que a pessoa caminhou sobre a tábua, teremos:
• 0 =  60.(6,0 – X)/t +100.(-X)/t (unidades no SI)
• 100X/t = 60(6 – X)/t
• 5X = 3(6,0 – X)
• 5X = 18 – 3X
• 8X = 18
• X = 2,25 m
• A pessoa (6,0 – 2,25) = 3,75 m.
• Caminhando 6,00 m sobre a tábua, a pessoa deslocou 3,75 m em relação ao solo.

          Após correção dos exercícios, o professor poderá mostrar para a turma um fenômeno interessante envolvendo o assunto. Acesse a seguinte animação, disponível na internet com título e endereços seguinte:

Conservação da quantidade de movimento

Conservação da quantidade de movimento 

          Ainda poderá apresentar o seguinte vídeo, também sobre o assunto, disponível na internet com o título e endereço abaixo:

Mago da Física - Pêndulo de Newton: 2 min e 32 s

http://www.youtube.com/watch?gl=BR&hl=pt&v=LZqNFq7K6Hg

          Sugerimos ao professor que visite o seguinte site:

http://pt.scribd.com/doc/55423542/O-pendulo-de-Newton

          Sugerimos que o professor divida a turma em grupos de aproximadamente 6 alunos e peça que cada grupo pesquise e desenvolva um dispositivo prático onde se aplica a conservação da quantidade de movimento.