Queda Livre na Física Experimental

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ATIVIDADE PRÁTICA - FÍSICA MECÂNICA 
 QUEDA LIVRE 
Marcelo Gonçalves 
RU:4095551 
Centro Universitário Uninter 
Pap – Av. Pres. Kennedy, 780 - Centro. – CEP: 84261-400– Telêmaco Borba – PR - Brasil 
e-mail: goncalvesmarcelo440@gmail.com 
 
Resumo: O experimento de queda livre investigou o movimento vertical 
de objetos em queda. A aceleração devida à gravidade desempenhou um 
papel fundamental. Medimos o tempo que um objeto levou para cair de uma 
altura específica e observamos a relação entre o tempo e a distância 
percorrida. Os resultados confirmaram a teoria de Galileu sobre a queda 
livre, apesar de pequenas variações devido à resistência do ar. Isso 
destaca a importância da aceleração gravitacional na descrição do 
movimento vertical dos objetos e demonstra como a física fundamental é 
precisa na explicação de fenômenos naturais, relacionando tempo, 
distância e gravidade na queda livre. 
 
INTRODUÇÃO 
 
A investigação realizada neste trabalho utilizando o laboratório virtual da 
Universidade Uninter tem como objetivo estudar o fenômeno da queda livre de objetos 
em um ambiente controlado. A queda livre é um conceito fundamental na física e é 
regida pela aceleração devido à gravidade. O problema central desta investigação é 
entender como a aceleração gravitacional afeta o movimento vertical de objetos em 
queda. 
 
A justificativa para essa pesquisa reside na importância da queda livre na 
compreensão de muitos fenômenos naturais e na verificação experimental da teoria 
estabelecida por Galileu Galilei. O laboratório virtual proporciona um ambiente seguro 
e controlado para realizar experimentos que, de outra forma, seriam desafiadores ou 
perigosos. 
 
Para atingir esses objetivos, foram realizadas medições de tempo e distância durante 
a queda de objetos virtuais, permitindo uma análise precisa do comportamento da 
queda livre e sua conformidade com os princípios da física. Essa abordagem 
experimental virtual possibilita a compreensão profunda do fenômeno e sua aplicação 
em diversas situações práticas 
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
A queda livre é o movimento vertical de um objeto sob a influência exclusiva da 
gravidade, sem considerar resistência do ar ou outras forças significativas. Suas 
principais características incluem uma aceleração constante (aproximadamente 9,81 
m/s² na Terra), independência da massa do objeto e equações que descrevem o 
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movimento, como d = 0,5 * g * t². Esse fenômeno é fundamental na física e tem 
aplicações em diversas áreas, descrevendo o comportamento de objetos em queda 
vertical. 
A queda livre está intimamente relacionada ao Movimento Retilíneo Uniformemente 
Variado (MRUV), pois é um exemplo específico desse tipo de movimento. No MRUV, 
a aceleração é constante, e a queda livre segue essa mesma ideia, com a aceleração 
devido à gravidade mantendo-se constante (aproximadamente 9,81 m/s² na superfície 
da Terra). Portanto, a queda livre pode ser considerada um caso especial de MRUV, 
onde a única força significativa atuante é a gravidade, resultando em uma aceleração 
uniforme na direção vertical. Isso permite que as equações do MRUV, como as que 
relacionam distância, velocidade inicial, aceleração e tempo, sejam aplicadas para 
descrever o movimento de objetos em queda livre de forma precisa. 
 
A aceleração gravitacional média próxima à superfície da Terra é aproximadamente 
9,81 metros por segundo ao quadrado (m/s²). Isso significa que um objeto em queda 
livre na superfície da Terra acelera a uma taxa de cerca de 9,81 m/s² devido à 
gravidade. É importante notar que essa aceleração varia ligeiramente de local para 
local devido a diferenças na densidade da Terra, mas 9,81 m/s² é um valor médio 
amplamente aceito usado em cálculos padrão. 
 
O experimento de Galileu Galilei para o estudo da queda livre foi uma contribuição 
crucial para a compreensão da física do movimento. Ele realizou um experimento 
imaginário, conhecido como o "experimento do plano inclinado", para investigar o 
movimento dos objetos em queda. O experimento foi projetado para simplificar a 
observação e tornar as medições mais precisas. 
 
• Plano Inclinado: Galileu imaginou um plano inclinado suave, uma superfície 
inclinada em um ângulo com o solo. 
 
• Objeto na Plataforma: Ele colocou uma esfera (ou objeto) na parte superior 
do plano inclinado. 
 
• Observação Visual: À medida que a esfera começava a rolar para baixo do 
plano inclinado, Galileu observava o movimento dela com atenção. 
 
• Medições: Ele mediu o tempo que levou para a esfera percorrer distâncias 
iguais em intervalos de tempo iguais. 
 
• Resultados: Galileu descobriu que, à medida que a esfera acelerava na 
descida, a distância percorrida estava relacionada ao quadrado do tempo, 
ou seja, a distância era proporcional ao quadrado do tempo decorrido. 
 
Essas observações levaram Galileu a concluir que, em um ambiente livre de 
resistência do ar, todos os objetos caem com uma taxa constante de aceleração 
devido à gravidade. Essa descoberta revolucionou a compreensão do movimento e 
contribuiu para o desenvolvimento das leis do movimento de Newton, que são 
fundamentais na física moderna. 
 
Considerando uma gota de chuva em queda livre a partir de uma altura de 2000 
metros e desprezando a resistência do ar, sua velocidade ao atingir o solo é de 
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aproximadamente 198,49 metros por segundo. Isso é calculado usando as equações 
do movimento uniformemente variado (MRUV) com uma aceleração devida à 
gravidade de aproximadamente 9,81m/s2 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
No laboratório virtual da Universidade Uninter, o experimento começou com a 
montagem de um eletroímã. Esse dispositivo é utilizado para criar um campo 
magnético controlado, o qual pode afetar o movimento de objetos magnéticos, como 
esferas de metal. O eletroímã desempenha um papel importante no experimento, pois 
influencia a trajetória das esferas em queda. 
Em seguida, o experimento foi iniciado. Primeiramente, foram realizados testes com 
uma esfera de 7 gramas em diversas posições: 112 mm, 212 mm, 312 mm, 412 mm 
e 512 mm a partir do ponto de partida. Os resultados dessas medições foram 
registrados em uma planilha de Excel. 
Posteriormente, o experimento continuou com uma esfera de 57 gramas, que foi solta 
a partir de alturas diferentes: 124 mm, 224 mm, 324 mm, 424 mm e 524 mm. Os 
resultados dessas medições também foram registrados para análise posterior. 
Esse experimento provavelmente tinha o objetivo de investigar a influência da massa 
e da altura de queda no movimento das esferas sob a influência do campo magnético 
do eletroímã, e os dados coletados seriam usados para análise e interpretação. 
ANÁLISE E RESULTADOS 
 
TABELA DE DADOS 1 - Esfera MENOR de m= 7g 
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 0.1557708 0.1557685 0.1557311 0.1557563 0.155793 0,15576394 0,024254 8231,6 1282,186 
224 200 0.2169952 0.2170213 0.2170571 0.2170006 0.2170097 0,21701498 0,047063 46716,72 10138,23 
324 300 0.2557547 0.2556991 0.2557222 0.25567 0.2557182 0,25571284 0,065451 35114,55 8979,241 
424 400 0.2928766 0.2928349 0.2929221 0.2929078 0.2928832 0,29288492 0,085593 28019,65 8206,533 
524 500 0.3257008 0.3258618 0.3258263 0.3258604 0.3257925 0,32580836 0,106015 23547,62 7672,011 
 
TABELA DE DADOS 2 - Esfera MAIOR de m= 57g 
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 0.1487839 0.1487582 0.1487097 0.1486828 0.1487336 0,14873364 0,022115 95.007,07 14130,75 
224 200 0.2056422 0.205623 0.2056494 0.2056105 0.2056338 0,20561964 0,042261 51987,94 10689,74 
324 300 0.2511063 0.251104 0.2510666 0.2510918 0.2511285 0,25110072 0,063061 36410,68 9142,748 
424 400 0.2887369 0.2887629 0.2887987 0.2887422 0.2887513 0,2887584 0,083357 28794,59 8314,68 
524 500 0.3222306 0.322175 0.3221981 0.3221459 0.32219410,32218874 0,10378 24077,19 7757,4 
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CONCLUSÃO 
Ao realizar medições precisas das posições de queda e coletar dados 
experimentais, pudemos observar que a aceleração devida à gravidade afeta todos 
os objetos igualmente, independentemente da massa, confirmando o princípio da 
equivalência entre massa inercial e massa gravitacional. 
 
Além disso, notamos que a altura de queda influenciou diretamente na velocidade 
final das esferas, conforme previsto pelas equações do movimento uniformemente 
variado (MRUV). Isso sugere que o aumento da altura resulta em velocidades mais 
altas no momento do impacto. 
 
Os resultados obtidos forneceram insights importantes sobre a dinâmica das 
esferas em queda livre sob a influência de um campo magnético controlado. Essas 
observações também abrem oportunidades para futuras investigações, como a 
otimização das condições experimentais para estudar o impacto de outros fatores e a 
análise de materiais específicos em ambientes magnéticos. Essa pesquisa contribui 
para uma compreensão mais profunda da física do movimento e suas aplicações 
potenciais.