Relatório de física experimental 1 QUEDA LIVRE

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UNIVERSIDADE FEDERAL de ALAGOAS (UFAL)
FISICA LICENCIATURA
Leonardo Silva Moreira
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DE QUEDA LIVRE
Maceió
Junho, de 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL de ALAGOAS (UFAL)
FISICA LICENCIATURA
Leonardo Silva Moreira
RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DE QUEDA LIVRE
Trabalho solicitado pelo professor Anderson Vilas Boas, com requisito para obtenção de nota na disciplina de física experimental 1. 
Maceió
Junho, de 2013
QUEDA LIVRE
Objetivo: Calcular o valor da aceleração da gravidade local.
Material Utilizado: Qt.
Tripé de ferro 3kg com sapatas niveladoras; 1
Haste de alumínio 90 cm, escala milimetrada e fixador plástico; 1
Eletroímã com dois bornes e haste; 1
Esferas de aço: Ø10mm, Ø15mm, Ø20mm e Ø25mm. 4
Cabos de ligação conjugado; 2
Chave liga-desliga; 1
Sensores infravermelhos com fixadores corrediços; 2
Cabo de ligação com conector 5 pinos para chave liga-desliga; 1 
Saquinho para contenção da esfera; 1 
Cronômetro digital multifunções com fonte DC 12 v; 1
Cabo de ligação para chave liga-desliga com pino P10; 1 
Trena. 1
INTRODUÇÃO
	Queda livre é uma particularização do movimento uniformemente variado (MRUV), o estudo desse movimento teve seu inicio com Aristóteles. Por volta de 300 anos antes de Cristo, existiu um filósofo grego chamado Aristóteles que acreditava que se abandonássemos dois corpos de massas diferentes, de uma mesma altura, o corpo mais pesado tocaria o solo primeiro, ou seja, o tempo de queda desses corpos seriam diferentes. Essa crença perdurou por muitos anos sem que ninguém procurasse verificar se realmente o que o filósofo dizia era mesmo verdade.
	Por volta do século XVII, o físico Galileu Galilei, ao introduzir o método experimental, chegou à conclusão de que quando dois corpos de massas diferentes, desprezando a resistência do ar, são abandonados da mesma altura, ambos alcançam o solo no mesmo instante, ou seja ele constatou que existe uma “Força” que retardava a queda dos corpos e supôs que essa força era a resistência do ar.
	Anos mais tarde a hipótese de Galileu foi comprovada experimentalmente e o mundo todo ficou sabendo que: Ao soltar da mesma altura dois corpos de massas diferentes e livres da resistência do ar, ou seja, no vácuo é possível observar que o tempo de queda é igual para os dois. Foi com o intuito de comprovar a veracidade da hipótese de Galileu que realizamos o experimento abaixo. 
 
 
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS – Parte I, posição inicial igual a 0 -
 
Montamos o equipamento conforme o esquema da figura 1;
Fixamos o eletroímã na haste de alumínio com escala milimetrada e presilha;
Ligamos o eletroímã na fonte de tensão variável deixando em série a chave liga-desliga;
Conectamos o sensor conforme o esquema do roteiro;
 Colocamos a esfera de aço em contato com o eletroímã e regulamos a tensão elétrica para que a esfera fique na iminência de cair;
Ajustamos o sensor a 20 cm abaixo da esfera (medimos com uma trena o primeiro deslocamento de 20 cm);
Ajustamos as sapatas no tripé para que a haste fique na vertical;
No cronometro escolhemos a função F2 e zeramos;
Desligamos o eletroímã através da chave liga-desliga, liberando a esfera e anotamos na tabela 1 o intervalo de tempo;
Repetimos os procedimentos acima para os deslocamentos de 30 cm, 40 cm, 50 cm e 60 cm;
Calculamos a aceleração da gravidade e preenchemos a tabela 1;
Depois calculamos a aceleração final de cada percurso e preenchemos a tabela 2.
Tabela 1
	N°
	Y0 (m)
	Y (m)
	ΔY (m)
	t (s) –E.P.-
	t (s) –E.G.-
	g (m/s2) –E.P.-
	g (m/s2) –E.G.-
	1
	
	0,200
	0,200
	0,202
	0,204
	10
	9,7
	2
	
	0,300
	0,300
	0,250
	0,245
	9,6
	10
	3
	0
	0,400
	0,400
	0,288
	0,289
	9,7
	10
	4
	
	0,500
	0,500
	0,324
	0,319
	9,6
	10
	5
	
	0,600
	0,600
	0,353
	0,353
	10
	10
	
	
	
	
	
	<g>
	9,7
	9,9
Tabela 2
	t (s)
	g (m/s2)
	V0 (m/s)
	V (m/s)
	0,202
	10
	
	2,02
	0,250
	9,6
	
	2,40
	0,288
	9,7
	0
	2,79
	0,324
	9,6
	
	3.11
	0,353
	10
	
	3,53
Parte II, posição inicial igual a 13 cm:
Montamos o equipamento conforme o esquema da figura 1;
Fixamos o eletroímã na haste de alumínio com escala milimetrada e presilha;
Ligamos o eletroímã na fonte de tensão variável deixando em série a chave liga-desliga;
Conectamos o sensor conforme o esquema do roteiro;
 Colocamos a esfera de aço em contato com o eletroímã e regulamos a tensão elétrica para que a esfera fique na iminência de cair;
Colocamos o sensor (S1), 13 cm abaixo da esfera, medimos com uma trena o primeiro deslocamento13 cm. Posição inicial Y0 = 0,100 m.
Colocar o sensor (S2), 20 cm abaixo da esfera;
Ajustamos as sapatas no tripé para que a haste de queda livre fique na vertical;
No cronometro escolhemos a função F1 e zeramos;
Desligamos o eletroímã através da chave liga-desliga, liberando a esfera e anotamos na tabela 3 o intervalo de tempo indicado no cronômetro;
Repetimos os procedimentos acima para os deslocamentos de 30 cm, 40 cm, 50 cm e 60 cm;
RESULTADO – parte I
	Após a realização do experimento, comprovamos que a aceleração da gravidade permaneceu constante e que se utilizarmos esferas de massas diferentes obtemos valores diferentes para a aceleração, pois não estamos em um vácuo.
	 Concluídas as medições com as duas esferas, preenchemos a tabela I e se utilizando da fórmula: g = 2h/t2, para obtermos o valor da gravidade para as duas esferas. Feito isso escolhemos os dados referentes à esfera pequena e calculamos o valor de sua velocidade, após preenchemos a tabela II, depois traçamos os gráficos que seguem logo abaixo referentes às duas tabelas, que são os gráficos: Y = f(t) e V = f(t).
GRÁFICO Y = f(t)
GRÁFICO V = f(t)
	Ao analisarmos os gráficos percebemos uma pequena variação em ambos, essa variação se dá justamente por conta da resistência do ar. Ao linearizarmos o gráfico Y = f(t), observamos que as grandezas deslocamento e intervalo de tempo ao quadrado são diretamente proporcionais, conforme mostra o gráfico Y = f(t2) abaixo.
Ao terminarmos de traçar o gráfico determinamos os seus coeficientes: angular = 0,25 cm e linear = 0, comparando o coeficiente linear do gráfico Y = f(t²), observamos que não houve mudança na posição inicial durante o experimento, comparando o seu coeficiente angular com o valor da aceleração media da tabela, notamos que o valor da aceleração atende as expectativas, feito isso mudamos a equação do movimento de queda livre: y = 0 + 0 + .
Com a construção do gráfico de V = f(t), pudemos obter os seus coeficientes angular = 0,1 cm e linear = 0. Esse valor para o coeficiente angular de V = f(t), se dá por conta da resistência do ar, que diminui a velocidade da esfera, após obtivemos a equação da velocidade do movimento de queda livre: V = 0 + 9,8t.
RESULTADO – parte II
Após termos feito todos os procedimentos experimentais, não foi possívelconcluir a o experimento por falta de dados, pois o equipamento não oferecia modo de calcular oferecia modo de calcularmos a velocidade inicial da esfera.
CONCLUSÃO
	Concluído o experimento, observamos que tanto Arquimedes quanto Galileu estavam certos em suas hipóteses, deixando cair dois objetos de massas diferentes, o de maior massa chegará primeiro ao solo, como afirmou Arquimedes, porém, assim como disse Galileu, haverá sempre uma força oferecendo resistência ao movimento, desde que não seja no vácuo.
Notamos também que os gráficos são quase lineares com algumas variações, o que também o caracteriza como movimento variável e retilíneo. Este tipo de experimento é muito importante, pois nos ajuda a entender um dos movimentos que presenciamos todos os dias.
BIBLIOGRAFIA
KELLER, Frederick. Física Volume 1. São Paulo: Pearson Makron Books, 2004.
Manual de experimentos Azeheb.