Newton’s Second Law of a particle with variable mass

Resumo

Abordamos a questão do movimento de uma partícula com massa variável observada a partir de um referencial inercial. Consideramos duas situações diferentes de corpos com massa variável: (i) o valor de massa intrínseca da partícula varia ao longo do tempo; (ii) consideramos um sistema de partículas cujo o valor da massa do centro de massa (CM) varia, sendo que o conjunto é formado por partículas, essas com massa constante, mas cujo o número de partículas que o constituem varia no tempo. Mostramos que a Segunda Lei de Newton distingue o caso em que a massa intrínseca da partícula varia ao longo tempo da situação em que temos sistemas compostos de partículas cuja massa total varia com o tempo. No primeiro caso, estudamos as consequências da equação de movimento de um partícula com massa variável não ser covariante em referenciais inerciais sob as transformações galileanas. Nós também mostramos que a equação que descreve a dinâmica do CM de um sistema com número variável de partículas preserva a equivalência de todos os referenciais inerciais sob as transformações galileanas. Verificamos a não conservação do vetor de momento linear do CM de um conjunto de partículas livres durante o tempo em que uma partícula sai ou entra no sistema.

Palavras-chave:
Mecânica; Segunda Lei de Newton; partícula com massa variável; partícula com massa intrínsica variável; referencial inercial; centro de massa (CM) de um sistema com massa variável; momento linear; energia mecânica