relatorio QUEDA LIVRE

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UFC – UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CAMPUS DE SOBRAL 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
TURMA: 3 
FÍSICA EXPERIMENTAL I 
PROFESSOR: VALDENIR SILVEIRA 
 
ANDERSON ALEXANDRE CARVALHO DE ARAÚJO 
397729 
QUEDA LIVRE 
Sobral - CE 
2017.2 
 
 
 
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INTRODUÇÃO 
A mecânica é a parte da física que estuda os movimentos de maneira a não levar em 
consideração as energias subatômicas que ocorrem no corpo móvel. Logo é de se esperar que 
ela estude apenas o movimento em si, levando em consideração variáveis como posição, 
velocidade e aceleração. 
A mecânica é dividida em 3 partes: cinemática, dinâmica e estática. Logo fazendo um 
breve resumo de cada, a cinemática apenas descreve os movimentos, sem se preocupar com as 
características do movimento. A dinâmica já estuda as características que determinam e 
modificam os movimentos, onde o foco de estudo está na relação entre a força e o movimento 
e a estática, estuda as condições de equilíbrio do corpo. 
Neste relatório será explicitado uma área de estudo da dinâmica que é o movimento em 
queda-livre. Tal movimento é classificado como movimento uniformemente variado 
(MRUV), porém é uma particularidade, já que a aceleração gravitacional é variada de acordo 
com a região da terra, mas para o estudo da física, considera-se ela constante, desprezando a 
resistência do ar. 
A força que produz a aceleração gravitacional é denominada de força gravitacional ou 
também conhecida como força peso. Logo o peso de um corpo é a força de atração 
gravitacional exercida por ele (HELOU,2012), e é demonstrado por formula sendo: 
 
P=M x G (1) 
Onde: 
P = força peso; 
M = massa do corpo; 
G= gravidade (aceleração gravitacional). 
 
É importante deixar claro que a força peso e a aceleração gravitacional, são grandezas 
vetoriais. E a aceleração gravitacional pode ser encontrada através da fórmula: 
ΔY =Vo.T+ G.T²/2 (2) 
Onde: 
ΔY = deslocamento do corpo; 
G = aceleração gravitacional; 
T = tempo; 
 
 
 
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Vo = velocidade inicial. 
Outro fator que se leva em consideração no estudo do movimento de queda-livre, além da 
gravidade é a área de contato do corpo com o ar. Os corpos ao entrar no movimento de queda-
livre colidem com as moléculas do ar durante o movimento, ficando sujeitos a uma força de 
oposição ao avanço, denominada força de resistência do ar (HELOU,2012). Logo essa força é 
mais intensa quando maior for a área da superfície de contato do corpo com o ar. 
 
OBJETIVOS 
Os objetivos desta prática, envolvem o reconhecimento de um movimento em queda-
livre, reconhecendo as variáveis, como a distância percorrida, tempo, massa do corpo e a sua 
aceleração no movimento. Deste modo, afim de notar que a massa do corpo depende da sua 
massa, de modo que quanto maior a massa do corpo e menor a área de contato, mais acelerado 
o corpo vai estar. 
E então pôr os dados obtidos nos gráficos de posição versus tempo, posição versus 
(tempo) ² e velocidade versus tempo para a Queda Livre. Afim de Interpreta-los, 
identificar a curva de tendência e verificar se a eq. 02 é satisfeita e assim determinar 
a aceleração do móvel em queda livre a partir desta curva e de sua equação. 
 
MATERIAIS 
 Conjunto Bozak 8308 para queda livre com régua e sensores fotoelétricos; 
 Esferas metálicas e porta esferas; 
 Balança; 
 Bobina, cabos, chave inversora; 
 Cronômetro digital com até 4 intervalos sucessivos, com fonte 6/12 VCC embutida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
A primeira preparação para a realização do experimento precisou-se determinar as massas 
das esferas utilizadas no porta-pesos, para que fosse assim realizado o experimento. As 
esferas 1,2 e 3 tiveram as seguintes massas respectivamente: 16,3 gramas, 32,6 gramas e 90 
gramas. 
Depois que foram pesadas as esferas, determinou-se uma posição inicial como a origem 
do movimento, que foi determinada como Y = 0,000 m. O cuidado que deve-se tomar nesta 
preparação é a de alinhar a curvatura da esfera corretamente de acordo com o ponto de 
origem. 
Logo após colocar a esfera na origem, eu no caso seria na posição Y = 0,000 m, colocou-
se os foto sensores nas determinadas posições Y a seguir: 0,14 m, 0,28m, 0,42m e 0,56m. 
Onde o quinto sensor não será utilizado, já eu o cronometro está ajustado na função F2. 
A função F2, determina o ponto de origem do movimento como sendo t = 0,000s, ou seja, 
nesta posição a velocidade inicial vai ser Vo = 0,000 m/s. E então desliga-se o eletroímã e 
espera a esfera chegar no final do movimento, e após calcule os dados pedidos na tabela. 
Então foram calculados: t² (tempo) ², Vm (velocidade média) = ΔY/t, a (aceleração) = 
2ΔY/t² dos valores de Y e t medidos. Foram procedidos esses cálculos para as três tabelas, já 
que foram utilizadas 3 esferas, então preencheu-se as tabelas com os resultados obtidos. 
Sabendo que Vo = 0 m/s, calculou-se as velocidades instantâneas, v, da esfera ao passar 
pelos sensores. E então usou-se a expressão Vm = (v + vo) /2 para um móvel com aceleração 
constante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Tabelas: 1,2 e 3. 
 
Gráfico 1: posição versus tempo. 
 
Fonte: Própria autor. 
 
 
 
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Gráfico 2: posição versus (tempo)². 
 
Fonte: próprio autor 
 
Gráfico 3: velocidade versus tempo. 
 
Fonte: próprio autor. 
 
Observando as tabelas 1,2 e 3 tira-se a conclusão que as curvas se tratam de um 
movimento retilineo uniformimente variado (MRUV), onde os valore da velocidade (v), são 
diferentes de acordo com a variação do espaço, devido a uma aceleração. Logo, conclui-se eu 
o movimento estudado está acelerado. 
 
 
 
 
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Tabela 4: erros percentuais de g de cada deslocamento em relação ao seu valor médio no 
movimento. 
DESLOCAMENTO ERRO PERCENTUAL 
(%) DA TABELA 1 
ERRO PERCENTUAL 
(%) DA TABELA 2 
ERRO PERCENTUAL 
(%) DA TABELA 2 
0,14 4,94 4,70 2,30 
0,28 0,55 0,08 0,65 
0,42 2,02 1,46 1 
0,56 3,31 3,00 1,81 
 
Observando a tabela 4, pode-se afirmar que dentro de uma margem de erro de 5%, os 
valores são iguais, já que em nenhum resultado deu um valor de erro maior que 5%. Logo, 
permiti afirmar, que os dados relatam um movimento em queda-livre. 
Pode-se perceber também através dos valores médios de g em cada tabela, dentro de uma 
margem de erro equivalete a 5%, que a aceleração de queda-livre, independe da massa do 
corpo. 
Observando o gráfico 1, percebese que se trata de um movimento retilineo uniformimente 
variado (MRUV), onde a inclinição da reta informa a aceleração do corpo, que no caso no 
movimento de queda-livre, indica a gravidade. Tal valor é obtido através da derivada da dada 
equação: Y= 4,68x² - 0,026 + 0,010 (3). Onde a eq.3 foi obtida atraves dos dados do 
movimento, ou seja equação da curva. O valor de 9,344m/s², foi o resultado através da 
derivação da eq.3 que nos indica a aceleração do movimento. 
O grafico 2, mostra uma reta linear, eu é uma caracteristica da euaão do primeiro grau, 
onde seus parametros são posição e (tempo)². A equação que representa a reta é equivalente a: 
Y= 4,66x – 0,016 (4). Onde a declividade indica o progresso da velocidade, no caso cada 
ponto sore a reta, indica a velocidade instantanea. Usa-se a equação V = Vo + a.t (5), para 
calcular a aceleração, onde sabendo a velocidade intantanea, descobre-se a velociade média, 
que é a utilizada na eq.4, através da seguinte formula: Vm = (V + Vo)/2 (6). Onde V é a 
velocidade instantanea. Logo, a aceleração obtida foi equivalente à 9,43m/s². 
Já o grafico 3, mostra umareta também linear, que expressa uma equação do primeiro 
grau, determinada por: Y = 9,69x – 0,22 (7). Na qual equivale a eq.5. A sua derivada 
(inclinação da reta), determina a aceleração em um ponto, e foi calculada obtendo o valor de 
9,69m/s². 
Pode-se então afirmar que os valores das acelerações obtidas através dos três gráficos, 
são considerados iguais dentro de uma margem de erro de 5%. 
 
 
 
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CONCLUSÕES 
Então foi observado no experimento de queda-livre, que este é uma particularidade no 
movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV). Este movimento nos propôs a 
descobrir a gravidade da terra aproximada do espaço no qual foi realizado o experimento. 
Foi observado também eu a preparação deste experimento, deve ser bastante cauteloso, 
para impedir maiores percentuais de erro entre os valores medidos. Um dos maiores cuidados 
é a correta regulação dos sensores fotoelétricos nas suas devidas posições e a correta medição 
do ponto de origem do deslocamento, já eu o corpo é esférico. E foi de devida importância o 
desligamento rápido do eletroímã, para que o corpo realize o movimento de queda-livre. 
Através dos gráficos e das tabelas feitas, foi permitido observar que os valores medidos 
entre eles são considerados iguais em uma margem de erro de até 5%, isso propõe que os 
dados medidos foram corretos. E nos gráficos foi possível observar o comportamento das 
curvas, onde a inclinação de cada curva determina um valor, podendo ser a velocidade ou a 
aceleração. 
E assim com as equações dos gráficos, pode-se comparar com as eq.2 e 5, que são 
utilizadas no encontro de parâmetros no movimento de queda-livre. 
Logo, após todos os experimentos feitos, foi concluído que o movimento de queda-livre 
independe das massas dos corpos, e sim da área de contato com o ar. E isso foi percebido 
através das tabelas, onde os resultados de tempo, velocidade e aceleração foram todos 
considerados iguais nos devidos deslocamentos na margem de 5% de erro. 
 
 
REFERÊNCIAS 
Halliday, D., Resnick, R. e Walker, J. Fundamentos de Física, tradução de José Paulo de 
Azevedo, 4a.ed.V.1.Rio de Janeiro: LTC EDITORA, 1996. 
SILVEIRA.V. Prática 03: QUEDA LIVRE. Universidade federal do Ceará. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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