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EEM PADRE RODOLFO FERREIRA DA CUNHA Física- Queda Livre e Lançamento Vertical Arnaldo Alves Queda Livre e Lançamento Vertical Para começarmos esse assunto, vale primeiramente se perguntar: “Por que os corpos caem, na superfície de qualquer planeta?” A resposta é bem simples, os corpos são puxados pelos planetas. Todo e qualquer planeta puxa corpos para o seu centro, o nome dessa força é peso. O efeito da força peso é a tão famosa aceleração da gravidade, ou aceleração gravitacional. Lembre-se que cada planeta tem a sua aceleração, uns aceleram mais, outros menos. Queda Livre Vertical – Corpos Abandonados Dizemos que um corpo está em queda livre na superfície de um planeta quando desprezamos o efeito da resistência do ar sobre ele, também conhecida como queda no vácuo. Em nossa natureza há a ação da resistência do ar, porém para minimizarmos esse efeito teríamos que visualizar corpos com certas massas e certos formatos. Para não complicar tanto esse estudo, vamos diretamente desprezar essa resistência. Características: Trajetória retilínea e vertical Como desprezamos a resistência do ar, a única força que atua é seu próprio peso. Os corpos partem do repouso de uma certa altura acima de um nível de referência, já que são abandonados (Vo = 0). Caem animados com uma aceleração, a da gravidade, ou seja, a velocidade cresce à medida que caem. É um típico MRUV, do tipo acelerado. A massa, formato e material do corpo não interferem na queda. Lançamento Vertical Para Cima É mais um movimento que ocorre na superfície de um planeta. Imagine você jogando uma bola de papel, verticalmente para cima, ela sobe até uma certa altura e depois desce. Temos aí um movimento que ocorre desprezando a resistência do ar, então a única força que temos sobre o móvel é a sua própria força peso, isso faz com que atue no corpo a aceleração da gravidade. Lembre-se, no movimento de subida a força peso age contra a velocidade do móvel, por isso ele sobe diminuindo sua velocidade (retardado), e quando desce a força peso age a favor da velocidade, por isso ele desce aumentando a sua velocidade (acelerado). Características: Trajetória Retilínea Vertical. Aceleração é constante, a = - g. A única força que age é seu próprio peso. Sobe em movimento retardado e desce em movimento acelerado. Na altura máxima a velocidade é zero, mas a aceleração não. Se subir e descer mesmas alturas o tempo de subida é o mesmo tempo de descida. Nas mesmas alturas, a velocidade de subida tem o mesmo módulo da velocidade de descida. A velocidade de subida é positiva pois como o móvel ganha altura a medida em que o tempo passa, isso significa movimento progressivo. Já a velocidade de descida é negativa, pois a medida em que o tempo passa o móvel diminui sua altura, então movimento regressivo. Exercícios 1ª. Assinale com V de verdadeiro ou F de falso. QUEDA LIVRE a) ( ) As acelerações dos corpos em queda livre dependem das massas dos corpos. b) ( ) Na queda livre, o tempo de queda pode ser determinado se conhecermos a altura da queda e a aceleração da gravidade do local. c) ( ) Na queda livre, a velocidade com que o corpo chega ao plano de referência pode ser determinada se conhecermos a altura de queda relativa a esse plano e a aceleração da gravidade do local. d) ( ) Na queda livre os espaços percorridos na vertical são proporcionais ao tempo de percurso. e) ( ) Na queda livre, quando o corpo atinge a metade do percurso, sua velocidade será igual à metade da velocidade com que atinge o plano de referência. f) ( ) Na queda livre os espaços percorridos na vertical são proporcionais aos quadrados do tempo de percurso. LANÇAMENTO VERTICAL a) ( ) Um corpo lançado verticalmente para cima realiza movimento uniformemente acelerado. b) ( ) No lançamento vertical ascendente no vácuo o tempo de subida é igual ao tempo de descida. c) ( ) A partir de um plano de referência um corpo é lançado verticalmente para cima com velocidade V. Ao retornar ao plano de referência o corpo apresenta velocidade em módulo igual a V. d) ( ) Você poderá calcular a máxima altura atingida por um corpo lançado verticalmente para cima no vácuo se conhecer a velocidade de lançamento e a aceleração da gravidade do local. e) ( ) No ponto de cota máxima, a velocidade de um corpo lançado verticalmente para cima, no vácuo, vale a metade da velocidade de lançamento. f) ( ) No ponto de altura máxima no lançamento vertical, a aceleração é nula. g) ( ) No lançamento no ponto de altura máxima a velocidade do móvel é nula. EEM PADRE RODOLFO FERREIRA DA CUNHA Física- Queda Livre e Lançamento Vertical ARNALDO ALVES EXERCÍCIOS 1ª. O que significa dizer que um corpo está em queda livre? 2ª. Explique porque ao abandonarmos uma folha de papel e uma moeda ao mesmo tempo e da mesma altura, a moeda chega ao solo em um intervalo de tempo menor. 3ª. Um corpo em queda livre apresenta que tipo de movimento? Justifique. 4ª. Em 1971, o astronauta americano David Scott realizou, na superfície da lua o experimento de queda livre de corpos no vácuo, anteriormente proposto por Galileu. Deixou cair ali uma pena e um martelo, simultaneamente, a partir da mesma posição. a) O que observou ao final da queda? b) Supondo que ambos os objetos tenham sido soltos de uma altura de 1,6m em relação a superfície, depois de quanto tempo o martelo alcançaria o solo? (dados: g= 1,6 m/s²). 5ª. Uma partícula em queda livre de uma altura de 80 m num local em que a aceleração da gravidade vale 10 m/s². a) Qual a velocidade da partícula um segundo após a largada? b) Qual a altura da partícula num segundo após a ser largada? c) Quanto tempo demora a partícula para chegar ao solo? d) Com que velocidade chega à partícula no solo? 6ª. Uma partícula é lançada para cima a partir do solo com velocidade inicial de 40m/s, num local em que g=10m/s². desprezando-se a resistência do ar, pede-se: a) Tempo para atingir a atingir a altura máxima; b) Altura máxima; c) Tempo de descida; d) Velocidade com que volta ao solo. 7ª. Um ponto material, lançado verticalmente para cima, atinge a altura de 20 m. Qual a velocidade de lançamento? Adote g = 10m/s² 8ª. Uma pulga pode dar saltos verticais de até 130 vezes sua própria altura. Para isto, ela imprime a seu corpo um impulso que resulta numa aceleração ascendente. Qual é a velocidade inicial necessária para a pulga alcançar uma altura de 0,2 m? adote g = 10m/s². a) 2 m/s b) 5 m/s c) 7 m/s d) 8 m/s e) 9 m/s 9ª. Uma bola é lançada verticalmente para cima. Podemos dizer que no ponto mais alto de sua trajetória: A) a velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para baixo. B) velocidade da bola é máxima, e a aceleração da bola é vertical e para cima. C) a velocidade da bola é mínima, e a aceleração da bola é nula. D) a velocidade da bola é mínima, e a aceleração da bola é vertical e para baixo E) a velocidade da bola é mínima, e a aceleração da bola é vertical e para cima. 10ª. Determine a altura máxima atingida por um objeto que é lançado para cima com uma velocidade inicial de 20 m/s. Dados: g = 10 m/s². a) 40 m b) 20 m c) 2,0 m d) 25 m 11ª. Um objeto foi lançado para cima em uma região onde a gravidade é de 10 m/s². Levando em conta que ele atingiu o ponto mais alto de sua trajetória em 2 segundos, qual foi a velocidade em que esse objeto foi lançado? a) 20 m/s b) 40 m/s c) 10 m/s d) 15 m/s 12ª. Um ponto material, lançado verticalmente para cima, atinge a altura de 20 m. Qual a velocidade de lançamento? Adote g = 10 m/s2. 13ª. Um corpo solto do repousoleva 4s para chegar até ao chão. Determine a altura da qual esse corpo foi solto. (Dados: g=10m/s²). 14ª. Depois de ser solto de uma determinada altura, um corpo chega ao solo com velocidade de 180 km/h (50m/s). considere g=10m/s² e determine o tempo em que esse corpo permanece no ar. 15ª. Um corpo é abandonado a 80 m do solo. Sendo g=10m/s² e o corpo estando livre de forças dissipativas, determine o instante e a velocidade que o móvel possui ao atingir o solo. 16ª. Quanto tempo, aproximadamente, uma fruta que caiu de uma arvore, localizada a uma altura de 25m leva para tocar o chão? Despreze a resistência do ar e considere g=10m/s². a) 2,24s b)3,0s c)4,4s d)5,0s 17ª. Desprezando a resistência do ar, se um vaso que estava em cima de uma sacada caiu, levando 2s para chegar ao chão, a que altura o objeto estava. Considere g=10m/s². a) 10m b)20m c)30m d)40m 18ª. Duas pessoas encontram-se em queda de uma mesma altura, uma com paraquedas aberto e a outra com ele fechado. Quem chegará primeiro ao solo, se o meio for: a) O vácuo? b) o ar? 19ª. Depois de ser abandonado a partir do repouso, um corpo chega ao chão com velocidade de 16m/s. Determine a altura do qual esse corpo foi abandonado e assinale a alternativa correta: a)16m b)25,6m c)12,8m d)32m 20ª. Sob a aceleração da gravidade de 10m/s², qual a velocidade que uma gota de água cai da torneira a uma altura de 5m, considerando que a partiu do repouso e a resistência do ar é nula? a)5m/s² b)1m/s² c\015m/s² d)10m/s²