ATIVIDADE PRATICA - QUEDA_LIVRE_tres etapas

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ATIVIDADE PRÁTICA - FÍSICA MECÂNICA 
QUEDA-LIVRE 
Prof. Fernanda Fonseca 
 
ROTEIRO EXPERIMENTAL 
 
QUESTÕES ORIENTADORAS 
(Utilize as informações dessa seção para compor um texto de Fundamentação 
Teórica para o relatório) 
 
A) O que é o fenômeno de Queda-Livre? Explique. 
B) Qual a relação do fenômeno com o MRUV? Explique. 
C) Quais as equações do MRUV que podem ser utilizadas para o estudo da 
Queda-Livre? 
D) Qual a aceleração gravitacional terrestre média próxima à superfície? 
E) Explique o experimento de Galileu Galilei para estudo da Queda-Livre. 
F) Resolva o seguinte problema como exemplo de aplicação das teorias no 
estudo da Queda Livre: 
Se a resistência do ar sobre as gotas de chuva pudesse ser 
desprezada, poderíamos considerar essas gotas objetos em queda 
livre. As nuvens Ninbustratus que dão origem às chuvas estão em 
alturas típicas de cerca de 2000 m de altura acima do solo. Qual a 
velocidade (em m/s) de uma gota ao atingir o solo, considerando essa 
gota um objeto em queda livre? 
 
 
PARTE 1 – EXPERIMENTO COM LABORATÓRIO VIRTUAL DA ALGETEC 
Materiais 
• Laboratório Virtual da Algetec – Queda Livre (acesso pela Aula 9) 
 
Procedimentos Experimentais 
1. Acesse o Laboratório Virtual da Algetec de Queda-Livre pelo link 
disponível na AULA ATIVIDADE PRÁTICA disponível na página da 
disciplina no AVA. 
 
2. Inicie o experimento de Queda-Livre. Clique com o botão esquerdo do 
mouse na opção de câmera “Cronômetro” para visualizar os 
acoplamentos e cabos. 
 
 
3. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre o cabo vermelho e o 
arraste para a posição indicada para conectar o eletroímã ao 
cronômetro. 
 
 
4. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. 
 
 
5. Clique com o botão esquerdo do mouse e arraste o cabo amarelo para a 
posição indicada. 
 
 
6. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. 
 
 
7. Clique com o botão esquerdo do mouse arrastando o cabo azul em 
destaque e coloque-o na posição indicada. 
 
 
8. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. 
 
 
9. Clique com o botão esquerdo do mouse e arraste o cabo do eletroímã 
até a posição indicada na chave lig/des. 
 
 
10. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. 
 
 
11. Em seguida, conecte o cabo que vai do cronômetro para a chave lig/des. 
 
 
12. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. 
 
 
13. Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Bancada”. 
 
 
14. Clique com o botão esquerdo do mouse na fonte de alimentação do 
cronômetro e arraste-a para a posição em destaque. 
 
 
15. Confira se a conexão ficou correta, conforme a imagem abaixo. Agora é 
possível visualizar a tela do cronômetro no canto superior direito da tela. 
 
 
16. Clique com o botão esquerdo do mouse no botão “Power” para ligar o 
cronômetro. 
 
 
 
 
17. Clique com o botão esquerdo do mouse no botão da chave para que ele 
mude de posição, acionando a chave e ligando o eletroímã. Uma luz 
vermelha pequena deve ficar acesa indicando que o eletroímã está ligado. 
 
 
18. Clique com o botão direito do mouse na esfera menor (Massa = 7 g) e 
selecione a opção “Posicionar no plano vertical” para que a mesma seja 
posicionada no eletroímã. 
 
 
 
 
19. A esfera ficará presa no eletroímã, conforme a figura abaixo. 
 
 
20. Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Eletroímã” 
e observe o diâmetro da esfera, seu valor é igual a 12mm. Registre esse 
valor. 
 
 
21. Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Plano 
vertical”. Em seguida clique no sensor e mova-o posicionando 100mm 
abaixo da esfera. Observe que, como o diâmetro da esfera menor é de 
12mm, você deverá mover o sensor até a posição 112 mm. 
 
 
22. Clique com o botão esquerdo do mouse na chave (lig/des) para desligar 
o eletroímã fazendo com que a esfera caia. 
 
 
23. Após a queda da esfera é possível verificar o tempo no visor do 
cronômetro. Anote este valor na Tabela de Dados 1. 
 
 
24. Após registar o valor do tempo do cronômetro, clique em RESET para 
zerá-lo novamente. 
 
 
25. Clique com o botão esquerdo do mouse na chave lig/des para ligar 
novamente o eletroímã. 
 
 
26. Nas opções de câmera, clique com o botão esquerdo do mouse na opção 
“Cesto” e então clique com o botão direito do mouse na esfera. Selecione 
a opção “Posicionar no plano vertical” para repetir o experimento com a 
mesma esfera. 
 
 
27. Retorne a BANCADA e repita os passos 22 e 23 para repetir o 
experimento com a mesma esfera. Repita o experimento 5 vezes 
(coletando cinco medidas de tempo) para a esfera de 7 g, e preencha a 
Tabela de Dados 1. 
 
TABELA DE DADOS 1 - Esfera MENOR de m=7 g 
Posição 
(mm) 
y 
(mm) 
t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s) t5 (s) tmédio (s) tmédio2 g (m/s²) v (m/s) 
12 0 0 0 0 0 0 0 0 - 
112 100 
212 200 
312 300 
412 400 
512 500 
 
 
 
28. Realize o experimento para cada esfera com o sensor nas posições 112 
mm, 212 mm, 312 mm, 412 mm, 512 mm com a esfera de massa 7 g e 
preencha a Tabela de Dados 1. 
 
29. Nas opções de câmera, clique com o botão esquerdo do mouse na opção 
“Cesto” e então clique com o botão direito do mouse na esfera. Selecione 
a opção “Posicionar na mesa” para trocar de esfera. 
 
 
 
 
30. Repita o experimento com a esfera maior (m=57 g) , que possui 24 mm 
de diâmetro, colocando o sensor nas posições 124 mm, 224 mm, 324 mm, 
424 mm e 524 mm. Registre as medidas na Tabela de Dados 2. 
 
 
 
 
TABELA DE DADOS 2 – Esfera MAIOR de m=57 g 
Posição 
(mm) 
y 
(mm) 
t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s) t5 (s) tmédio (s) tmédio2 g (m/s²) v (m/s) 
24 0 0 0 0 0 0 0 0 - 
124 100 
224 200 
324 300 
424 400 
524 500 
 
 
31. Determine o valor do tempo médio em cada posição do sensor, e 
preencha a Tabela de Dados. 
𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜 =
𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 + 𝑡4 + 𝑡5
5
 
 
32. Determine o valor do tempo médio ao quadrado para cada posição do 
sensor, e preencha a Tabela de Dados. 
 
 
33. Determine a aceleração gravitacional 𝑔 e preencha a Tabela de Dados. 
Utilize ∆𝑦 em metros para esse cálculo. 
𝑔 =
2 ∙ ∆𝑦
𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜²
 
 
34. Determine o valor médio da aceleração gravitacional para a Queda-Livre 
de cada esfera (para a esfera de 7 g e depois para a esfera de 57 g). 
Esses valores são iguais? Explique. 
 
35. Determine o valor da velocidade com que a esfera atinge a posição do 
sensor em cada caso, e preencha a tabela de dados. 
𝑣 = 𝑔 ∙ 𝑡 
 
36. Construa o gráfico da Posição em função do Tempo médio (𝑦 × 𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜) 
para a queda da esfera menor e para a queda da esfera maior. Qual o tipo 
de função caracteriza esse gráfico (Linear, Quadrática, Cúbica, etc)? 
 
37. Construa o gráfico da função da Velocidade em função do Tempo médio 
(𝑣 × 𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜) para a queda da esfera menor e para a queda da esfera 
maior. Qual o tipo de função caracteriza esse gráfico (Linear, Quadrática, 
Cúbica, etc)? 
 
38. Compare os tempos de queda de ambas as esferas. Houve diferenças 
significativas? Explique. 
 
PARTE 2 – EXPERIMENTO PRÁTICO 
Material 
• Lápis 
• Borracha escolar 
• Cronômetro 
 
Procedimentos Experimentais 
39. Marque em uma parede vertical plana as alturas de 2,50 metros, 2,00 
metros, 1,50 metros e 1,00 metro medidos a partir do solo. 
 
40. Solte uma borracha escolar da posição 2,50 m e meça o tempo de queda 
com o cronômetro. Repita o processo 5 vezes e registre na Tabela de 
Dados 3. 
 
TABELA DE DADOS 3 
Posição (m) y (m) t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s) t5 (s) tmédio (s) tmédio2 g (m/s²) v (m/s) 
0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 
1,00 1,00 
1,50 1,50 
2,00 2,00 
2,50 2,50 
 
 
41. Repita o processo de medição do tempo de queda da borracha escolar 
para as outrasmarcações de 2,00 metros, 1,50 metros e 1,00 metro de 
altura e preencha a Tabela de Dados 3. 
 
42. Determine o valor do tempo médio em cada posição do sensor, e 
preencha a Tabela de Dados. 
𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜 =
𝑡1 + 𝑡2 + 𝑡3 + 𝑡4 + 𝑡5
5
 
 
43. Determine o valor do tempo médio ao quadrado para cada posição do 
sensor, e preencha a Tabela de Dados. 
 
 
44. Determine a aceleração gravitacional 𝑔 e preencha a Tabela de Dados. 
Utilize ∆𝑦 em metros para esse cálculo. 
𝑔 =
2 ∙ ∆𝑦
𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜²
 
 
45. Determine o valor médio da aceleração gravitacional para a Queda-Livre 
da borracha escolar. Registre. 
 
46. Determine o valor da velocidade com que a esfera atinge a posição do 
sensor em cada caso, e preencha a tabela de dados. 
𝑣 = 𝑔 ∙ 𝑡 
 
47. Construa o gráfico da Posição em função do Tempo médio (𝑦 × 𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜) 
para a queda da borracha escolar. 
 
48. Construa o gráfico da função da Velocidade em função do Tempo médio 
(𝑣 × 𝑡𝑚é𝑑𝑖𝑜) para a queda da borracha escolar. 
 
 
ANÁLISE E TRATAMENTO DE DADOS 
 
49. Compare a aceleração gravitacional determinada nos experimentos com 
o laboratório virtual e no experimento prático. Houve diferenças 
significativas entre os valores encontrados e o valor médio da aceleração 
da gravidade terrestre de 9,80655 m/s²? Se sim, explique as possíveis 
causas. 
 
50. Qual o tipo de função caracteriza os gráficos da Posição em função do 
Tempo médio para as três quedas-livres? (Linear, Quadrática, Cúbica, 
etc)? Justifique. 
 
51. Qual o tipo de função caracteriza os gráficos da Velocidade em função do 
Tempo médio para as três quedas-livres? (Linear, Quadrática, Cúbica, 
etc)? Justifique. 
 
52. Quais as principais características do MRUV que podem ser observadas 
no movimento de Queda-Livre?