relatório Queda livre

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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé
	
	
	Curso: Engenharias
	Disciplina: Física Experimental 1
	Código: 
CCE0477
	Turma:
 3040
	
	
	Professor (a): ROBSON FLORENTINO
	Data de Realização: 24/05/2014
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): Allan Costa Motta
Nome do Aluno (a): Francisco Fabiano Ximenes Pinheiro Lugão
Nome do Aluno (a): Hyan Portugal Piccinini
Nome do Aluno (a): Leandro Andrade da Silva
	Nº da matrícula: 201308000571
Nº da matrícula: 201307240641
Nº da matrícula: 201307352782
Nº da matrícula: 201301535362
Nome do Experimento: Queda livre
Objetivos: 
 Caracterizar o MRUV;
	Comparar o MRUV com o movimento de queda livre;
	Determinar o valor aproximado da aceleração gravitacional no local experimentado.
Introdução teórica: 
Dizemos que um corpo se encontra em queda livre quando a única força que atua nele é a força gravitacional. Não pode haver atuação de outras forças; em particular, não pode existir resistência do ar (que na realidade existe), ou o seu valor deve ser tão baixo que possa ser desprezado. Quando um corpo se encontra em queda livre na proximidade da superfície terrestre, a força gravitacional que nele atua é praticamente constante. Como consequência, o corpo tem uma aceleração constante para o centro da Terra.
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. 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 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 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:
V= g.t
d= g.t2/2
Aparelho utilizado:
Kit de Queda Livre - CIDEPE 
Painel vertical
Tripé universal
Bobina
Esfera 
Aparador
Sensores fotoelétricos
Cronômetro digital
Prumo
2 Sensores fotoelétricos – EQ012M	 Bobina Multiuso Cronômetro Digital multifunções – EQ018D
 		 
Roteiro do experimento:
1) Montamos o kit de queda livre, nivelando a posição correta dos sensores fotoelétricos, separados por uma distância inicial e uma final. Nivelamos o primeiro sensor na marca 0 mm, e o segundo na marca 800 mm. O prumo foi utilizado para ajustar o painel à 900. Prendemos a esfera através do acionamento da bobina (energizar), e após zerarmos o cronômetro acoplado ao painel vertical, realizamos a liberação da esfera (desenergizar) e anotamos o tempo gasto pela esfera para passar entre os dois sensores. A sequência foi repetida mais duas vezes, anotando os dados. Após concluir o processo, o segundo sensor foi ajustado para as marcas 700 mm, 600 mm, 500 mm , 400 mm e 300 mm, repetindo o processo para obtenção do tempo para cada movimentação no sensor.
Dados coletados:
	S1 - 0,3m
1 – 0,205 s
2 – 0,206 s
3 – 0,205 s
	S2 - 0,4 m
1 – 0,243 s
2 – 0,243 s
3 – 0,243 s
	S3 - 0,5 m
1 – 0,275 s
2 – 0,274 s
3 – 0,275 s
	S4 - 0,6m
1 – 0,303 s
2 – 0,303 s
3 – 0,303 s
	Sf - 0,7 m
1 – 0,336 s
2 – 0,336 s
3 – 0,336 s
Sf - 0,8 m
1 - 0,364 s
2 - 0,364 s
3 - 0,364 s
Cálculos:
Aceleração da gravidade
sf=so + vo.t + g.t2/2
Sf= 0,8m
So= 0 m
Vo= 0,35 m/s (dada pelo professor)
t= 0,364s 
0,8=0 + 0,35.(0,364) + g.(0,362)2/2
0,8 = 0,1274 + 0,132496g/2
0,8 = (0,2548 + 0,132496g)/2
1,6 - 0,2548 = 0,132496g
1,3452 = 0,132496g
1,3452/0,132496 = g
g = 10,152759
g = 10,15 m/s2
Velocidade v=g.t
v1=g.t1 v1= 10,15*0,243 v1= 2,46645 m/s
v2= g.t2 v2= 10,15 *0,275 v2= 2,79125 m/s
v3= g.t3 v3= 10,15*0,308 v3= 3,1262 m/s
v4=g.t4 v4= 10,15*0,336 v4= 3,4104 m/s
vf=g.tf	vf= 10,15*0,364 vf= 3,6946 m/s
Área do gráfico velocidade x tempo
base maior = 3,69
base menor = 0,35
altura = 0,364
Área aproximada = 0,8 m2
Incerteza da Gravidade
δg=gt - ge/gt *100 <=10%
δg=incerteza da gravidade
gt=gravidade tabelada
ge=gravidade experimental
δg= (9,81 - 10,15)/9,81 *100
δg= -3,46585 <= 10%
Tabelas e Gráficos:
	Espaço (m)
	So = 0 m
	S1= 0, 4 m
	S2= 0,5 m
	S3= 0,6 m
	S4= 0,7 m
	Sf= 0,8m
	Tempo (s)
	To = 0 s
	T1=0,243s
	T2=0,275s
	T3=0,308s
	T4=0,336s
	Tf= 0,364s
	Velocidade (m/s)
	Vo = 0,35 m/s
	V1=2,47 m/s
	V2=2,79 m/s
	V3=3,13 m/s
	V4= 3,41 m/s
	Vf= 3,69 m/s
 
Análise dos resultados:
Através do experimento, obtivemos diversos dados que nos possibilitaram chegar a aceleração da gravidade experimental, a velocidade instantânea e a incerteza da aceleração da gravidade. Utilizando a fórmula da área de um trapézio, foi possível comparar a área do gráfico “velocidade x tempo” e comprovar que o valor obtido se iguala ao valor do espaço escolhido. Após descoberta a aceleração da gravidade experimental, foi calculada sua incerteza, que apesar de alta, está dentro do limite de 10%.
Bibliografia:
http://www.mundoeducacao.com/fisica/queda-livre.htm
http://www.mundoeducacao.com/fisica/queda-livre.htm
http://www.if.ufrgs.br/tex/fis01043/20041/Ghisiane/queda_dos_corpos.htm
http://becn.ufabc.edu.br/guias/energia/resumo/EN_E1_D_03.pdf
http://www.cidepe.com.br/pt/produtos/aquisicao-dados/conjunto-para-queda-de-corpos-multicronometro-rolagem-e-sensor-bob-eq235c