QUEDA LIVRE

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Universidade Estadual de Santa Cruz – UESC 
Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas – DCET 
Disciplina: FISICA EXPERIMENTAL I - 2022 
Professor: Décio Tosta de Santana 
 
EXPERIÊNCIA 3 – QUEDA LIVRE 
 
OBJETIVO 
 
Estudar experimentalmente o movimento da queda livre de um corpo, 
verificando se os resultados experimentais são compatíveis com o modelo de 
queda livre. Além disso obter uma estimativa do valor da aceleração da 
gravidade. 
 
INTRODUÇÃO 
 
Nesta experiência devemos realizar medidas de tempo da esfera em 
queda livre e com elas construir os gráficos de distância, velocidade e aceleração 
em função do tempo. Obter a partir dos gráficos as equações dos respectivos 
movimentos e apresentar os resultados, em tabelas, gráficos e suas respectivas 
equações. 
Os fenômenos físicos dependem de muitas variáveis envolvidas em um 
evento (sistema experimental) a ser estudado. Quando um objeto cai próximo a 
superfície da terra (por exemplo, uma maçã que cai de uma árvore) sofre a 
influência da atração gravitacional, do empuxo relativo ao ar que o rodeia e da 
resistência do ar. 
Para definir a influência dos diversos fatores, devemos escolher os mais 
importantes para realização do experimento, assim definimos um modelo para 
depois descrever o estudo de forma quantitativa. No modelo de queda livre 
vamos supor que a influência do ar sobre o movimento do corpo é desprezível. 
A hipótese será a de que não há nenhuma outra força atuando no objeto, 
a não ser a da atração gravitacional. 
Quando se aplica um modelo, é sempre necessário considerar os limites 
da sua aplicabilidade. Podemos usar o modelo de queda livre para afirmar que 
uma bolinha de chumbo e de papel caem de 1 metro de altura em um mesmo 
intervalo de tempo, por exemplo. Mas será que a hipótese de desprezar a 
influência do ar continua válida quando lançamos estes objetos do décimo andar 
de um prédio? 
Neste experimento estudaremos a queda de um objeto dentro da sala do 
laboratório, verificando se o modelo de queda livre descreve adequadamente os 
resultados dentro de uma certa precisão experimental. 
A segunda lei de Newton, relaciona a força resultante F sobre um certo 
corpo com a sua quantidade de movimento, 
 
𝐹 =
𝑑𝑝
𝑑𝑡
 
Onde p = mv. 
 
Considerando o caso que a massa não tem variação, ou seja, é constante. 
 
No modelo de queda livre, a hipótese é de que apenas a força de atração 
gravitacional atua sobre o corpo, então 
 
𝐹 = 𝑚
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= 𝑚𝑎 = 𝑚𝑔 
 
Considerando que a velocidade e a posição iniciais são dadas por 
(y0,v0=0), a solução da equação resulta em, 
 
𝑦(𝑡) = 𝑦0 −
1
2
𝑔𝑡2 
A velocidade, é dada por: 
 
𝑣(𝑡) = −𝑔𝑡 
 . 
 Podemos nos questionar em que condições esta aproximação é válida. 
Só realizando o experimento e verificando os resultados podemos dar uma 
posição adequada. 
 
MATERIAL 
 
Dispositivo experimental com altura pré-definida, com foto sensores, 
cronômetro digital, eletroímã, e esfera de ferro. 
 
PARTE EXPERIMENTAL 
 
1. Realizar a calibração dos instrumentos conforme instruções do professor; 
2. Usando a esfera realizar 10 (dez) medidas de tempo e anotar os 
resultados. 
3. Determinar a o valor mais provável das medidas do tempo. 
4. Obter o valor da aceleração da gravidade, utilizando os dados disponíveis. 
5. Determinar o valor da velocidade para o tempo obtido. 
6. Realizar 5 (cinco) medidas de tempo em uma outra altura. 
7. Determinar o tempo mais provável das medidas obtidas, de acordo com 
a altura. 
8. Construir os gráficos de y = y(t) e v=v(t) 
 
 
RESULTADOS 
 
1) Da análise dos gráficos, determinar os parâmetros possíveis (tais como, 
velocidades, acelerações do corpo, etc) 
 
2) Discutir os resultados obtidos, comparando a aceleração da gravidade obtida 
com o valor fornecido para ilhéus. 
 
3) Se trocássemos a esfera por um objeto oco, muito mais leve, será que o 
modelo de queda livre continuaria valendo?