RELATORIO queda livre

Prévia do material em texto

QUEDA LIVRE
OBJETIVOS
Obter experimentalmente as equações de movimento de um corpo em queda livre;
Determinar a aceleração da gravidade local.
CONCEITUAÇÃO TEÓRICA
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 ele, 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 idéias 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 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. 
3. EQUIPAMENTOS E MATERIAIS PERMANENTES NECESSÁRIOS
Cronômetro digital com fonte DC (0-12V)
Sensor STOP com suporte fixador móvel
Eletro-imã com dois bornes e suporte fixador
Trilho em alumínio com reentrâncias para sensores
Tripé estrela com três sapatas niveladoras
Chave liga desliga com quatro bornes
Cabos de ligação especial com 6 pinos banana
Esfera de aço
Sacola com fixador móvel para colher a esfera
 4. MATERIAL DE CONSUMO NECESSÁRIO
 Não há necessidade de material de consumo.
5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Montar o equipamento conforme foto abaixo.
Fixar o eletroímã na extremidade do trilho.
Ligar o eletroímã à fonte de tensão variável deixando em série a chave liga desliga.
Conectar o cabo START (S1) do cronômetro na caixa chave liga desliga.
Colocar a esfera de aço em contato com o eletroímã.
Colocar o sensor STOP a abaixo da esfera (prestar atenção no diâmetro da esfera e na posição em que a esfera em queda livre interrompe a contagem do tempo, ou seja, o cronômetro interrompe a contagem do tempo quando a esfera passar pelo centro do sensor). Medir com uma régua a primeira medida: 
Conectar o cabo do sensor STOP ao terminal do cronômetro.
Desligar o eletroímã liberando a esfera e anotar o tempo indicado pelo cronômetro. Repetir o procedimento três vezes e calcular a média dos tempos para cada distância.
Deslocar o sensor STOP em 0,150m e repetir os procedimentos acima e completar as tabelas abaixo:
	Nº
	
 (m)
	
 (m)
	
 (m)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (m/s2)
	
 ()
	
 ()
	T(m²)
	01
	0,20
	0,200
	0,180
	0,
	0,
	0,
	0,157
	9,600
	0
	1,507
	0,025
	02
	0,20
	0,300
	0,280
	0,
	0,
	0,
	0,214
	9,565
	0
	2,047
	0,046
	03
	0,20
	0,400
	0,380
	0,
	0,
	0,
	0,258
	9,552
	0
	2,464
	0,067
	04
	0,20
	0,500
	0,480
	0,
	0,
	0,
	0,295
	9,655
	0
	2,848
	0,087
	05
	0,20
	0,600
	0,580
	0,
	0,
	0,
	0,329
	9,630
	0
	3,168
	0,108
	
Média 
	9,599
	Nº
	
 (m)
	
 (m)
	
 (m)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (s)
	
 (m/s2)
	
 ()
	
 ()
	T(m²)
	01
	0,20
	0,200
	0,180
	0,131
	0,130
	0,131
	0,
	9,600
	0
	1,526
	0,025
	02
	0,20
	0,300
	0,280
	0,194
	0,194
	0,194
	0,
	9,565
	0
	2,047
	0,046
	03
	0,20
	0,400
	0,380
	0,241
	0,241
	0,241
	0,
	9,552
	0
	2,464
	0,067
	04
	0,20
	0,500
	0,480
	0,281
	0,281
	0,281
	0,
	9,545
	0
	2,825
	0,088
	05
	0,20
	0,600
	0,580
	0,315
	0,316
	0,315
	0,
	9,630
	0
	3,168
	0,108
	
Média 
	9,578
RESULTALDOS E ANÁLISES
Responder às questões:
Considerando as forças que atuam sobre um corpo em queda, o que distingue o movimento em queda-livre do movimento real? 
RESPOSTA:Quando lançamos um corpo verticalmente para cima notamos que ele sobe até uma certa altura e depois cai porque é atraído pela Terra, o mesmo acontece quando largamos um corpo de determinada altura. Os corpos sãoatraídos pala Terra porque em torno dela há uma região chamada campo gravitacional exercendo atração sobre eles. 
No movimento de queda livre, a trajetória é retilínea e a aceleração constante. Trata-se portanto de um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), e
as funções que descrevem o movimento de queda livre são as mesmas que descrevem o MRUV, com a diferença que a queda livre ocorre sempre no eixo vertical vamos associar a variável correspondente a posição a variável y(que está associada ao eixo vertical das ordenadas).
Como a aceleração da gravidade é orientada  verticalmente para baixo (sentido oposto ao sentido positivo do eixo que atribuímos no nosso sistema de referência),  terá seu valor sempre negativo
Qual a interferência da massa do corpo em seu tempo de queda? 
RESPOSTA:Em uma região em torno da Terra todos os corpos sofrem influência da força gravitacional. A força quea Terra exerce sobre os corpos situados em seu campo gravitacional é denominada força peso, representada pela letra P. 
Todos os corpos, independentemente de sua massa, forma ou tamanho, 
caem com a mesma aceleração.
Qual a função que relaciona a velocidade de um corpo em queda-livre com o tempo? 
RESPOSTA: V=V0 – g t
Qual a função que relaciona o deslocamento vertical de um corpo em queda-livre com o tempo? 
RESPOSTA: Y=Y0 + V0t –g t2/2  
Qual a função que relaciona a velocidade de um corpo em queda-livre com deslocamento?
RESPOSTA:V2 = V20 -2g(Y-Y0)
Construir o gráfico de posição final versus tempo usando os dados do experimento.(Papel milímetrado)
Construir o gráfico velocidade final versus tempo.(Papel milimetrado)
Obtenha as equações horárias do movimento em queda livre e da velocidade do movimento em queda livre para este experimento.
 
 
 
Calcule o erro relativo encontrado para o valor experimental da aceleração da gravidade, pela expressão: 
CONCLUSÃO
Concluímos que o valor da aceleração da gravidade (g) é independente da massa do corpo em queda livre e para lugares próximos da superfície da Terra (onde a resistência do ar é desprezada), assim como da altura a que ele se encontra.O de subida ou descida que os corpos realizam no vácuo ou quando desprezamos a resistência do ar. O que difere o lançamento vertical da queda livre é o fato da velocidade inicial no primeiro ser diferente de zero. No caso da queda livre só poderemos ter movimentos no sentido de cima para baixo, no caso do lançamento vertical poderemos ter movimentos em ambos os sentidos, ou seja, de cima para baixo ou de baixo para cima.  Os resultados obtidos experimentalmente para o valor de g não são exatos visto não ser possível desprezar a resistência do ar e pelo fato da medição da altura (h) não ser precisa.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, D., RESNICK, R., Fundamentos da Física – Mecânica, volume 1, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos S.A. Editora.
TIPLER, P., Física – Mecânica, volume 1, Rio de Janeiro: Livros técnicos e Científicos S.A. 
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/movimento-queda-livre-lancamento-vertical.htm