Neste artigo realizamos uma breve discussão das leis de conservação do momento linear e da energia em colisões mecânicas. Apresentamos alguns roteiros experimentais para constatar estas leis de conservação em diversas situações onde existem colisões. A lei de conservação do momento será verificada diretamente, medindo as velocidades dos objetos, enquanto que para a lei de conservação da energia exploramos a noção de Coeficiente de Restituição Elástica. Obtivemos os valores experimentais das variáveis do movimento utilizando vídeo-análise e o software livre Tracker. Analisamos colisões binárias entre dois corpos idênticos, colisões rígidas oblíquas de um corpo com uma superfície imóvel e colisões rígidas frontais de um corpo em queda livre com uma superfície horizontal. Para estes casos, analisamos a dependência do coeficiente de restituição com o ângulo de colisão ou com a energia do choque. Verificamos que o coeficiente de restituição depende da energia, sendo menor para altas energia, implicando que nos afastamos do regime linear elástico ao aumentar a energia das colisões. mecânicas diretamente objetos Elástica vídeoanálise vídeo análise Tracker idênticos horizontal casos choque

In this article, we conducted a brief discussion of the laws of conservation of linear momentum and energy in mechanical collisions. We presented some experimental procedures to confirm these conservation laws in various situations involving collisions. The law of conservation of momentum will be directly verified by measuring the objects’ velocities, while for the law of conservation of energy, we explored the concept of the Coefficient of Restitution. We will obtain the experimental values of the motion variables using video analysis and the free software Tracker. We analyzed binary collisions between two identical bodies, oblique rigid collisions of a body with an immovable surface, and frontal rigid collisions of a freely falling body with a horizontal surface. For these cases, we examined the dependence of the coefficient of restitution on the collision angle or the impact energy. We found that the coefficient of restitution varies with energy, being lower for higher energies, implying that we move away from the regime of linear elasticity as the collision energy increases. article objects velocities Restitution Tracker bodies surface cases energies increases

RESUMO A simulação em Dinâmica Molecular (MD) é uma poderosa ferramenta para estudo de ligas amorfas nanométricas. Neste artigo, a MD foi empregada para o estudo da liga Ni80Cu20. As simulações foram realizadas com o código livre LAMMPS, em um sistema contendo 2.000 átomos com interação atômica dada pelo potencial de Finnis-Sinclair (EAM-FS). O aquecimento foi realizado à taxa de 2 K/ps, entretanto, no resfriamento foram utilizadas as taxas de 40, 10, 4, 3, 2 e 1 K/ps, com a finalidade de se observar a evolução estrutural da liga. Taxas superiores a 3 K/ps conduzem à formação de estrutura amorfa. Por outro lado, taxas inferiores a esta permitem ao sistema formar uma estrutura cristalina Cúbica de Face Centrada (CFC). A estrutura da liga foi analisada empregando-se Funções de Distribuição Radial (RDF), os poliedros de Voronoi, e Common Neighbor Analysis (CNA). Além disto, foram realizados estudos de tratamento térmico tanto em modo dinâmico à taxa de resfriamento de 40 K/ps como isotérmico com a finalidade de observar a cristalização da liga amorfa. A curva tensão vs deformação indica que a presença de 20 % de nanocristais eleva a resistência mecânica sem afetar o módulo elástico. Com esta fração, que se forma por efeito do tratamento térmico, o limite de resistência é aumentado em mais de 30 %.

ABSTRACT Molecular Dynamics (MD) is a powerful tool for the study of nanometric amorphous alloys. In the present work, MD was used to investigate the Ni80Cu20 alloy. The simulations were performed by using the free code LAMMPS, for a system containing 2,000 atoms. The atomic interaction was governed by Finnis-Sinclair (EAM-FS) potential. The heating was controlled by a rate 2 K/ps, however, the cooling stage used the following rates 40, 10, 4, 3, 2 and 1 K/ps, in order to observe the structural evolution of the alloy. Rates higher than 3 K/ps produce an amorphous structure. On the other hand, lower rates allow the formation of Cubic Face Centered (CFC) crystals. The alloy structure was analyzed by Radial Distribution Function (RDF), Voronoi polyhedrons, and Common Neighbor Analysis (CNA). Moreover, studies on the heat treatment with cooling rate at 40 K/ps as well as isothermal condition were performed to know the crystallization process of glassy alloy. The stress-strain curve indicates the presence of 20 % of nanocrystal increases the mechanical resistance without jeopardizing the elastic modulus. This fraction, resulting of heat treatment, increases the ultimate tensile strength at least 30 %.