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DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP Ervino Carlos Ziemath, Gerson Santarine Departamento de Física, IGCE, UNESP, Rio Claro-SP Walter Malagutti Filho, João Carlos Dourado Departamento de Geologia Aplicada, IGCE, UNESP, Rio Claro-SP Alguns experimentos realizados no laboratório didático de Física Experimental têm como objetivo a determinação a aceleração gravitacional local. É o caso do pêndulo simples, do pêndulo físico, do movimento acelerado de um "carrinho" no trilho de ar, etc. Nestes casos, os valores que os alunos obtêm podem variar de 8,5 até 10,5 cm.s-2. É natural a frustração dos alunos diante destes resultados, pois sabem que o valor médio é 9,81 cm.s-2. E a primeira vista, parece não haver muito o que discutir com relação aos motivos que levaram a valores tão discrepantes com diferentes experimentos. Talvez forças de atrito, a resistência do ar e assim por diante. Pode-se pensar em aspectos mais amplos como a influência da rotação da Terra. Quanto mais próximo do equador, maior é a força centrífuga. Portanto, nesta região a aceleração gravitacional deve ter um valor mínimo. Além disso, a força de atração entre dois corpos é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os seus centros de massa – é a lei da gravitação universal elaborada por Isaac Newton. Isto nos leva a conclusão de que quanto maior a altitude, menor será a força gravitacional. Há equações que possibilitam determinar a aceleração gravitacional se conhecermos a altitude, h, e a latitude, θ , do local. Timoner et al. [1] apresentam a seguinte equação: g = 978,04 + 5,17 sen2θ – 9,2 x 10-6 h (1) onde g é fornecido em cm.s-2, θ é medido em graus e h em centímetros (cm). Outra equação é apresentada por Hinrichsen [2]: g = 9,83209 – 0,05179 cos2θ – 3,086 x 10-6 h (2) onde g é calculado em m.s-2, θ é fornecido em graus e h em metros (m). A altitude, h, de Rio Claro é da ordem de 625m [3], e sua latitude, θ , é aproximadamente igual a 22,4o [4]. Então, substituindo estes valores na equação (1) obtém-se que: g = 978,22 cm.s-2, e de acordo com a equação (2) temos: A aceleração gravitacional no campus da UNESP no Bairro Santana, em Rio Claro-SP, foi determinada experimentalmente como sendo g = 978,58486 cm.s-2. Página 1 de 5ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP 4/4/2008file://C:\fisica\gravid.html g = 978,59 cm.s-2. A diferença está na primeira casa decimal. O aspecto mais relevante destes cálculos é que a aceleração gravitacional em Rio Claro é menor que 981 cm.s-2. Note-se que nas equações (1) e (2) estão envolvidas apenas a altitude e a latitude do local. Há outros fatores que poderiam afetar o valor de g? E se houvesse uma enorme caverna sob nossos pés? Ou então uma grande jazida de urânio? A posição do Sol e da Lua influem ou não no valor de g? Foi na procura destes esclarecimentos que descobrimos a existência de equipamentos bastante sensíveis e que possibilitam determinar o valor de g com uma precisão de até 8 algarismos significativos! Estes equipamentos são conhecidos como gravímetros [5]. Utilizamos um gravímetro LaCoste-Romberg, modelo G987, mostrado na Figura 1. (a) (b) FIGURA 1. Gravímetro LaCoste-Romberg: (a) visto de cima; (b) sendo operado. Com este equipamento são necessárias três leituras em locais pré-estabelecidos para se obter Página 2 de 5ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP 4/4/2008file://C:\fisica\gravid.html um valor preciso de g. A primeira e a última leitura devem ser realizadas numa estação ou base primária. Esta estação é um local no qual são conhecidas a latitude, a longitude, a altitude e o valor de g. Utilizamos a estação BELVST, localizada no campus da UNESP, no bairro Bela Vista. A segunda leitura foi realizada no local onde queríamos conhecer g, ou seja, no campus da UNESP, no bairro Santana, em frente ao prédio da administração do IGCE, na esquina da Rua 10 com a Avenida 30, próximo ao Departamento de Física, junto a um marco indicando a Referência de Nível No 13 (RN 13), mostrado na Figura 2. Este local passou a ser denominado estação SANTAN. (a) (b) FIGURA 2. (a) O marco da Referência de Nível No 13, RN 13. (b) Este marco se encontra em frente ao prédio da administração do IGCE, da UNESP, no bairro Santana, em Rio Claro-SP – Estação SANTAN Para cada leitura efetuada anotou-se o horário correspondente. Este horário é importante para determinar as posições relativas do Sol e da Lua no instante das leituras. Segundo o IBGE, a Referência de Nível No 13 não está implementada, ou seja, ainda não foi determinada a latitude, a longitude nem a altitude no local. O conhecimento preciso destes valores é bastante relevante para se poder determinar o valor de g no local de interesse. Página 3 de 5ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP 4/4/2008file://C:\fisica\gravid.html Utilizamos então dados mais precisos, e que são [6]: latitude: 22o23’59"S longitude: 47o34’18"W altitude: 625 m. Todos os dados obtidos e as leituras feitas são introduzidos num programa de computador. Na Figura 3 está reproduzido o relatório dos cálculos e o resultado final de g. O seu valor é: g = 978584,86 mgal (1 mgal = 10-3 cm.s-2; gal: Galileo[5]) que é a aceleração gravitacional próximo ao Departamento de Física do IGCE, UNESP, no Bairro Santana, em Rio Claro – SP. No resultado acima, a incerteza está no último algarismo (6). É interessante notar que o resultado acima concorda em quatro algarismos com o valor obtido pela equação proposta por Hinrichsen. Bibliografia: 1. Timoner, A, Majorana, F. S. e Hazoff, W. "Manual de Laboratório de Física – Mecânica, Calor, Acústica", Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo, 1973, p. 116. 2. Hinrichsen, P. Correcting the correction. Phys. Teach. 32 (7), 388 (1994). 3. "Guia Rodoviário Quatro Rodas", Editora Abril, São Paulo, 1994, p. 101. 4. "Guia Rodoviário Quatro Rodas", Editora Abril, São Paulo, 1994, p. 15. 5. Robson, E. S. e Çoruh, C. "Basic Exploration Geophysics", John Wiley, 1988, p. 221. 6. Tavares, A. C., Prochnow, C. A. C., Risso, L. C. Lazarine, J. A., Tombolato, J. O. e Penatti, A. P. R. "Atlas Climático de Rio Claro – SP, 1995", IGCE, UNESP, Rio Claro – SP, 1996, p. 3. Rio Claro, Outubro de 1998 Última atualização: 13 de Abril de 1999 g = 978,58486 cm.s-2, Página 4 de 5ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP 4/4/2008file://C:\fisica\gravid.html FIGURA 3. Reprodução do relatório com o valor calculado pelo computador para a aceleração gravitacional próximo ao Departamento de Física, IGCE, UNESP, bairro Santana, em Rio Claro – SP. Página 5 de 5ACELERAÇÃO GRAVITACIONAL NO BAIRRO SANTANA, RIO CLARO – SP 4/4/2008file://C:\fisica\gravid.html
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