Queda Livre (1)

Prévia do material em texto

Sorocaba, 29 de novembro de 2017 
 
Universidade de Sorocaba 
Engenharia de Produção 
Física Geral e Experimental I 
 
 
 
 
1
 
QUEDA LIVRE 
RAFAELA V. A. DOS SANTOS. 
 
 
1. Introdução 
 No estudo de física a queda livre é uma 
particularização do movimento 
uniformemente variado (MRUV). O 
movimento de queda livre foi estudado 
primeiramente por Aristóteles. Ele foi um 
grande filósofo grego que viveu 
aproximadamente 300 a.C. Aristóteles 
afirmava que se duas pedras caíssem de 
uma mesma altura, a mais pesada atingiria o 
solo primeiro. Tal afirmação foi aceita 
durante vários séculos tanto por Aristóteles 
quanto por seus seguidores, pois não 
tiveram a preocupação de verificar tal 
afirmação. 
 
 Séculos mais tarde, mais 
precisamente no século XVII, um famoso 
físico e astrônomo italiano chamado Galileu 
Galilei, introduziu o método experimental e 
acabou por descobrir que o que Aristóteles 
havia dito não se verificava na prática. 
Considerado o pai da experimentação, 
Galileu acreditava que qualquer afirmativa só 
poderia ser confirmada após a realização de 
experimentos e a sua comprovação. No seu 
experimento mais famoso, Galileu Galilei 
repetiu o feito de Aristóteles. Estando na 
Torre de Pisa, abandonou ao mesmo tempo 
esferas de mesmo peso e verificou que elas 
chegavam ao solo no mesmo instante. Por 
fazer grandes descobertas e pregar ideias 
revolucionárias ele chegou a ser 
perseguido. 
 
 Quando Galileu realizou o 
experimento na Torre de Pisa e fez a 
confirmação de que Aristóteles estava 
errado, ele percebeu que existia a ação de 
uma força que retardava o movimento do 
corpo. Assim sendo, ele lançou a hipótese 
de que o ar exercesse grande influência 
sobre a queda de corpos. 
 
 Quando dois corpos quaisquer são 
abandonados, no vácuo ou no ar com 
resistência desprezível, da mesma altura, o 
tempo de queda é o mesmo para ambos, 
mesmo que eles possuam pesos diferentes. 
 
 O movimento de queda livre, como já foi 
dito, é uma particularidade do movimento 
Sorocaba, 29 de novembro de 2017 
 
Universidade de Sorocaba 
Engenharia de Produção 
Física Geral e Experimental I 
 
 
 
 
2
 
uniformemente variado. Sendo assim, trata-
se de um movimento acelerado, fato esse 
que o próprio Galileu conseguiu provar. Esse 
movimento sofre a ação da aceleração da 
gravidade, aceleração essa que é 
representada por 𝑔 e é variável para cada 
ponto da superfície da Terra. Porém para o 
estudo de Física, e desprezando a 
resistência do ar, seu valor é constante e 
aproximadamente igual a 9,8 m/s². 
 As equações matemáticas que 
determinam o movimento de queda livre são 
as seguintes: 
 
Equação horária do espaço na queda livre: 
 
Onde: g é aceleração da gravidade 
 t é o tempo de queda. 
 S é a altura 
 
Equação horária da velocidade na queda 
livre: 
 
 
 
Onde: v é a velocidade 
 
Equação de Torricelli para a queda livre. 
 
 
 
 Quando um corpo é arremessado para 
cima ou para baixo, com uma velocidade 
inicial não nula, chamamos o movimento de 
Lançamento vertical. Esse movimento 
também é um movimento uniformemente 
variado como na queda livre, em que a 
aceleração é a da gravidade. 
 
1.2 Lançamento vertical para cima 
 
 À medida que um corpo lançado para 
cima sobe, sua velocidade escalar diminui 
até que se anule no ponto de altura máxima. 
Isso ocorre porque o movimento é retardado, 
ou seja, o movimento se dá contra a ação da 
gravidade. 
 
 
 
1.3 Lançamento vertical para baixo 
 
Sorocaba, 29 de novembro de 2017 
 
Universidade de Sorocaba 
Engenharia de Produção 
Física Geral e Experimental I 
 
 
 
 
3
 
 Ao contrário do lançamento vertical para 
cima, o lançamento vertical para baixo é um 
movimento acelerado, pois está na mesma 
direção e sentido da aceleração 
gravitacional. Assim, a velocidade de um 
corpo lançado verticalmente para baixo 
aumenta à medida que o corpo desce. 
 
 
As funções horárias do lançamento vertical 
são: 
 
Função horária do espaço 
 
Função horária da velocidade 
 
 
 
Equação de Torricelli 
 
 v2 =v02 +2aΔs 
 
Para o lançamento para baixo, a aceleração 
é positiva (g > 0), enquanto para o 
lançamento para cima a aceleração é 
negativa (g < 0). 
 
2. Objetivos 
Análise do movimento vertical 
uniformemente variado. 
 
3. Procedimento Experimental 
 Esfera metálica 
 Esfera de plástico 
 Régua-zebrada 
 Balança semi-analítica 
 Folha de papel 
 Lápis 
 Calculadora 
 
Primeiramente foi necessário 
fazer mudança no posicionamento do 
painel para queda de corpos, ajustar 
os parafusos na base da coluna 
suporte. Ajuste o sensor do topo da 
égua a uma distância de 840mm. 
Ligue o cronômetro selecione a 
função F1 2 ou 5 sensores > nº de 
sensores 2. Libere a esfera de metal 
do topo da haste,utilizando o 
controlador do eletroímã e anote o 
valor do tempo de queda e a 
distância de queda. 
Sorocaba, 29 de novembro de 2017 
 
Universidade de Sorocaba 
Engenharia de Produção 
Física Geral e Experimental I 
 
 
 
 
4
 
 
Repita esse procedimento 5 
vezes para a mesma distância e 
repita esse procedimento para as 5 
distâncias diferentes listadas. 
 
4. Resultados e Discussão 
Determinou-se o tempo que a esfera metálica, passou nos trechos determinados pelo 
espaço entre os sensores, do painel para queda de corpos, como pode ser visualizado 
na tabela I. 
 
Tabela I- Experimento da esfera metálica 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determine a velocidade inicial da esfera em m/s ao passar pelo primeiro sensor.Utilize o tempo 
médio para cada distância correspondente, verifique se houve variação. 
 
Distância (m) Tempo Médio (s) Velocidade Inical Esfera de Metal (m/s) 
0,84 
0,8 
0,75 
0,7 
0,6 
Média 
Incerteza 
 
 
 
Distância 
(mm) 
Tempo (s) 
1º 
Lançamento 
Tempo (s) 
2º 
Lançamento 
Tempo (s) 
3º 
Lançamento 
Tempo (s) 
4º 
Lançamento 
Tempo (s) 
5º 
Lançamento 
Tempo 
Médio 
840 
800 
750 
700 
600 
 
 
 
5
 
5. Conclusões 
 
No experimento executado nesta aula 
observou-se quando um objeto cai em queda 
livre se ignoramos essa força provocada 
pela resistência do ar, a única força que 
atuará sobre essa força é a força da 
gravidade. 
 
 
6. Referências 
Queda Livre Disponível em : 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/q
ueda-livre.htm Acesso em 20 de Abril de 
2016. 
 
Queda Livre – Lançamento Vertical : 
Disponível em : 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/
movimento-queda-livre-lancamento-
vertical.htm Acesso em : 20 de Abril de 
2016.