开放研究场景中加速物体平移的质量独立性和牛顿模型

Erick dos Santos Silva, A. D. Araujo
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摘要

从车轮支撑的斜坡上下来的物体的分析通常是通过与描述滑动物体的模型相关联来进行的,这可能会给开始物理研究的学生带来困惑。同样的困难通常发生在试图证明一个物体沿着斜坡滑动的加速度,没有摩擦,不受其质量的影响。当我们考虑一个开放的建模场景时,这些问题可以最小化,在这个场景中,可以通过实验验证过程考虑和评估结构化假设。什么是无摩擦滑动?在多大程度上,我们可以近似一个物体在与坡道的宏观接触中滑动的平移运动,另一个物体通过车轮进行接触?在目前的工作中,我们提出了一个实验,使用视频分析技术来精确地调查这些问题,可以在通常的学校空间实施,而不需要大的干预。该建议可用于以开放的视角接近技术研究和建模的学生,与当前的科学和技术需求进行对话。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
Independência da massa e modelagem newtoniana para a translação de objetos acelerados em cenários de investigação aberta
A análise de objetos que descem rampas apoiados sobre rodas frequentemente é realizada por meio de uma associação com modelos que descrevem objetos deslizantes, o que pode causar confusões para estudantes que iniciam suas investigações em física. A mesma dificuldade costuma ocorrer quando se tenta justificar que a aceleração de um objeto deslizante ao longo de uma rampa, sem atrito, não é influenciada por sua massa. Esses problemas podem ser minimizados quando consideramos um cenário de modelagem aberta, onde hipóteses estruturantes podem ser consideradas e avaliadas por meio de um processo de validação experimental. O que seria deslizar sem atrito? Em que medida podemos aproximar o movimento de translação de um objeto que desliza em contato macroscópico com uma rampa de outro que tem contato realizado por meio de rodas? No presente trabalho, apresentamos um experimento que utiliza as técnicas de videoanálise para investigar precisamente essas questões, podendo ser implementado nos espaços escolares usuais, sem necessidade de grandes intervenções. A proposta pode ser utilizada para aproximar estudantes de investigações técnicas e modelagens em perspectiva aberta, em diálogo com as demandas científicas e tecnológicas atuais.
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