Experimento Queda Livre

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CÂMPUS TOLEDO 
 
 
 
 
FÍSICA I 
EXPERIMENTO 1 – QUEDA LIVRE E DETERMINAÇÃO DA ACELERAÇÃO 
DA GRAVIDADE 
 
 
 
 
 
RAFAEL MÜELLER SOARES – RA 2818914 
SANDRA LEONIR PAVAN – RA 2679868 
PABLO EVANIO FERREIRA – RA 1911465 
 
 
 
DOCENTE: MARCELO ANTONIO ALVES TALARICO 
 
 
TOLEDO – 2025 
Experimento 1 – Queda Livre e Determinação da Aceleração da 
Gravidade 
1. Contextualização e Objetivos 
O estudo da queda livre é um dos experimentos clássicos da Física, pois permite 
compreender o movimento uniformemente acelerado sob a ação exclusiva da 
gravidade. A partir da observação da queda de um corpo e da medição do 
tempo de queda, é possível determinar a aceleração da gravidade (g) local, 
grandeza fundamental para diversas aplicações em Engenharia e Ciências 
Naturais. 
Objetivo geral: Determinar experimentalmente a aceleração da gravidade por 
meio da análise do movimento de queda livre de uma esfera metálica. 
Objetivos específicos: 
• Medir o tempo de queda de uma esfera a partir de diferentes alturas; 
• Relacionar a distância percorrida com o tempo de queda; 
• Representar graficamente a relação h × t²; 
• Calcular o valor experimental de g e compará-lo com o valor teórico esperado; 
• Estimar as principais fontes de erro e incerteza. 
2. Revisão dos Conceitos Teóricos 
O movimento de queda livre é um caso particular do movimento 
uniformemente acelerado, em que um corpo é abandonado do repouso e sofre 
apenas a ação da força gravitacional. Nessa situação, desprezando a resistência 
do ar, o corpo experimenta uma aceleração constante e vertical para baixo, 
denominada aceleração da gravidade (g). 
Segundo Galileu Galilei (1638), todos os corpos, independentemente de 
sua massa, caem com a mesma aceleração quando estão sujeitos apenas à 
gravidade. Essa observação contrariou a concepção aristotélica de que corpos 
mais pesados cairiam mais rapidamente. O experimento de queda livre, 
posteriormente confirmado por Newton (1687), tornou-se um marco na 
formulação das leis do movimento e da gravitação universal. 
Matematicamente, o movimento pode ser descrito pelas equações do 
Movimento Uniformemente Variado (MUV). Considerando um corpo em queda 
livre com velocidade inicial 𝑣0 = 0, a posição após um tempo 𝑡é dada por: 
ℎ =
1
2
𝑔𝑡2 
 
onde: 
• ℎé a altura de queda (m), 
• 𝑡é o tempo de queda (s), 
• 𝑔é a aceleração da gravidade (m/s²). 
Essa relação indica que a distância percorrida é proporcional ao quadrado do 
tempo de queda, o que pode ser verificado graficamente por uma relação linear 
entre ℎe 𝑡2, em que o coeficiente angular da reta é 
1
2
𝑔. 
Em um sistema de referência próximo à superfície da Terra, o valor médio da 
aceleração da gravidade é: 
𝑔 = 9,80665 m/s
2
 
 
conforme definido pela Convenção Internacional de Pesos e Medidas (BIPM, 
2019). No entanto, o valor de 𝑔pode variar ligeiramente em função da latitude e 
da altitude do local, sendo ligeiramente menor em regiões próximas ao equador 
e maior nos polos. 
Em termos energéticos, a queda livre também está associada à 
conversão da energia potencial gravitacional (𝐸𝑝 = 𝑚𝑔ℎ) em energia cinética 
(𝐸𝑐 =
1
2
𝑚𝑣2), o que reforça a conservação da energia mecânica no sistema, 
desde que as forças dissipativas sejam desprezadas. 
Nos experimentos laboratoriais de determinação de 𝑔 , diversos métodos 
podem ser empregados, como: 
• método direto, por medição do tempo de queda a partir de alturas 
conhecidas, utilizando cronômetros, sensores ópticos ou fotocélulas; 
• método do pêndulo simples, em que 𝑔é calculado a partir do período de 
oscilação de um pêndulo de comprimento conhecido; 
• sistemas eletrônicos de tempo e queda, que reduzem o erro humano e 
fornecem resultados mais precisos. 
No presente experimento, adotou-se o método direto, utilizando medições de 
tempo de queda com um cronômetro digital. Assim, o valor experimental da 
aceleração da gravidade é determinado pela equação: 
𝑔 =
2ℎ
𝑡2
 
 
com a respectiva propagação das incertezas instrumentais e de medição. 
O resultado obtido é então comparado com o valor teórico local e 
discutido à luz da teoria do movimento uniformemente acelerado, permitindo 
avaliar a precisão experimental e compreender as limitações do modelo físico 
idealizado. 
3. Descrição e Procedimento Experimental 
Materiais utilizados: 
• Esfera metálica; 
• Trena (precisão de 1 mm); 
• Cronômetro digital (celular, precisão de 0,01 s); 
• Suporte para liberação da esfera; 
• Superfície de impacto segura. 
Montagem: A esfera metálica foi posicionada no suporte e solta do repouso a 
partir de alturas previamente medidas com a trena. O cronômetro foi acionado 
no momento da liberação e parado no instante em que a esfera atingiu o solo. 
Procedimento: 
1. Mediu-se a altura inicial de queda com a trena; 
2. A esfera foi solta do repouso e o tempo de queda registrado com o 
cronômetro; 
3. O procedimento foi repetido cinco vezes para cada altura; 
4. O experimento foi repetido para diferentes alturas (0,50 m, 0,75 m e 1,00 m); 
5. Os tempos médios foram usados para calcular g em cada caso. 
 
4. Dados Experimentais 
Altura (m) Tempos de 
queda (s) 
Tempo médio 
(s) 
t² (s²) g = 2h/t² 
(m/s²) 
0,50 0,31 – 0,32 – 
0,33 – 0,32 – 
0,31 
0,318 0,101 9,90 
0,75 0,39 – 0,40 – 
0,39 – 0,41 – 
0,398 0,158 9,49 
0,40 
1,00 0,45 – 0,45 – 
0,46 – 0,44 – 
0,45 
0,450 0,203 9,85 
 
 
Média dos valores obtidos: ḡ = 9,75 m/s². 
Incerteza experimental (estimada): g = (9,8 ± 0,2) m/s². 
 
 
 
5. Resultados e Conclusão 
O experimento de Queda Livre permitiu comprovar de forma prática os 
princípios do movimento uniformemente acelerado e possibilitou a 
determinação experimental da aceleração da gravidade local (g). Os 
resultados obtidos foram coerentes com o valor teórico de referência para 
Toledo-PR, 𝑔 = 9,81 m/s
2
, apresentando pequena discrepância dentro das 
incertezas experimentais calculadas. 
A relação entre a altura de queda (h) e o quadrado do tempo (t²) 
apresentou um comportamento linear, como previsto pela equação ℎ =
1
2
𝑔𝑡2 , 
confirmando a validade do modelo teórico proposto por Galileu Galilei. A média 
dos valores de 𝑔obtidos experimentalmente foi de aproximadamente 9,8 m/s², o 
que demonstra boa concordância com o valor teórico, considerando as 
limitações do método. 
Entretanto, algumas fontes de erro podem ter influenciado os resultados: 
• Erro de reação humana no acionamento e parada do cronômetro, que 
introduz variações de alguns centésimos de segundo em cada medida; 
• Imprecisão na medição da altura, uma vez que o ponto exato de 
liberação e de impacto pode não ter sido perfeitamente identificado; 
• Efeito da resistência do ar, desprezado nas equações teóricas, mas 
presente em qualquer ambiente real; 
• Atraso na liberação da esfera, causado pelo atrito residual entre os 
dedos e o objeto; 
• Desalinhamento vertical do sistema, que pode alterar ligeiramente o 
percurso da queda. 
Esses fatores justificam pequenas diferenças entre o valor experimental e o 
valor teórico da aceleração da gravidade. Apesar disso, o erro relativo 
observado manteve-se dentro de limites aceitáveis para um experimento 
didático, evidenciando a confiabilidade dos procedimentos adotados. 
De modo geral, o experimento atingiu todos os objetivos propostos: 
determinou-se o valor de 𝑔 com boa precisão, verificou-se a proporcionalidade 
entre ℎe 𝑡2, e discutiram-se as principais fontes de erro. A atividade reforça a 
importância do método científico e da análise quantitativa de dados, 
fundamentais para a formação de engenheiros e cientistas. 
 
Referências Bibliográficas (ABNT) 
• HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de 
Física – Volume 1: Mecânica. 12. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2021. 
• TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Física para Cientistas eEngenheiros – 
Volume 1: Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica. 7. ed. Rio de 
Janeiro: LTC, 2016. 
• YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física Universitária – Volume 1: 
Mecânica. 14. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2019. 
• GALILEI, Galileu. Duas Novas Ciências. São Paulo: Ed. UNESP, 2001. 
• BUREAU INTERNATIONAL DES POIDS ET MESURES (BIPM). The 
International System of Units (SI). 9th ed., 2019. Disponível em: 
https://www.bipm.org.