Queda Livre, experimento

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LICENCIATURA EM FÍSICA
DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I
PROFESSOR: DAVI DANTAS
INTEGRANTES: 
CARLOS JUNIOR BESERRA SOBREIRA;
FRANCISCA TAMIRIS RODRIGUES;
FRANCISCO ADREONES FREITAS DE CARVALHO;
FRANCISCO BRUNO DA SILVA;
JENNIFER MIRIAM ALVES LINHARES;
JOACIANO MAYCON ALVES DE OLIVEIRA
LYNNARA ALVES PEREIRA;
MATEUS ESTÁCIO DE SOUSA;
RUTH VERAS RODRIGUES.
 PRÁTICA: QUEDA LIVRE
Crateús – Ce
2018
SUMÁRIO
1. Objetivo…………………………………………………………………………………..3
2. Material…………………………………………………………………………………..3
3. Introdução………………………………………………………………………………..3
4. Metodologia experimental / procedimentos……………………………………………4
5. Questionário……………………………………………………………………………...6
6. Conclusão………………………………………………………………………………...7
Referências …………………………………………………………………………………8
PRÁTICA: QUEDA LIVRE
1. Objetivos
➢ Verificar as leis que regem o movimento do pêndulo simples e utilizá-lo para
determinação gravitacional próxima a superfície terrestre;
➢ Estudar os efeitos dinâmicos da gravidade sobre os corpos através do movimento de
queda livre;
➢ Verificar a independência da massa no tempo de queda livre dos objetos.
2. Material
➢ Massas aferidas;
➢ Cronômetro eletrônico digital;
➢ Fios;
➢ Coluna graduada;
➢ Fotossensores;
➢ Fita métrica;
➢ Mecanismo de disparo.
3. Introdução
A análise histórica do movimento vertical inicia-se na Grécia antiga tendo como
fundador principal Aristóteles (384 – 322 a.C.). Aristóteles acreditava que os corpos tinham a
tendência de buscar seu lugar natural, ele afirmava que a velocidade de um corpo era
diretamente proporcional a sua massa e inversamente proporcional a resistência, assim um
corpo com maior massa que outros chegava mais rápido ao solo.
Galileu Galilei (1564 – 1642), contestava as ideias de Aristóteles em todos os sentidos
na queda livre, Galileu utilizou métodos nunca observados por Aristóteles para afirmar suas
ideias, se tornando o pai da experimentação. Ele fez experimentos na famosa torre inclinada
de Pisa, utilizando esferas de mesmo volume, porém com massas diferentes, queria ele
verificar que as massas não influenciavam na queda livre, contestando Aristóteles. Além disso
ele fez experimentos no plano inclinado utilizando os mesmos materiais, confirmando suas
ideias.
Como exemplo para descrever esse movimento, temos um corpo com massa M que
cai do topo de um edifício de uma altura H, assim o movimento que ele descreve até chegar
ao solo é uma queda livre. Esse corpo inicialmente possui velocidade Vo = 0 e no final da
trajetória ele chega ao chão com Vf = V, como mostra a figura 1. Além disso ele possui no
momento de queda aceleração constante g chamada de aceleração gravitacional de valor
aproximado à 9,8m/s² 3
figura 1: Equipamento de queda livre
4. Metodologia experimental / procedimentos
Neste experimento será verificada a validade da equação que descreve o movimento
de queda livre de objetos, através do qual será determinado a aceleração da gravidade local.
Será registrado o tempo de queda de esferas de aço com diferentes massas por intermédio de
sensores, os quais serão responsáveis por acionar e desligar os cronômetros. A localização dos
sensores será ajustada através de uma régua milimetrada presa na haste do aparato
experimental.
O registro do tempo de queda terá início quando a massa atravessar o primeiro sensor
e fim quando atravessar o último. A massa, por sua vez, é inicialmente presa por um campo
magnético gerado por um solenoide no topo do aparato experimental que, quando desligado
através da soltura da chave, irá largar a massa sem impor sobre ela uma velocidade inicial.
Para iniciar o experimento, se algum objeto passar por um dos sensores e disparar o
cronômetro, aborte a contagem pressionando a tecla reset. Deve ser evitado manter o
solenoide ligado desnecessariamente por mais de 30 segundos. Monte o equipamento. A
posição dos sensores, em geral, dependerá do que desseja-se investigar. Antes do início de
qualquer medida, deve-se nivelar o trilho através dos pés ajustáveis do equipamento. Desse
modo, a esfera em queda passará por todos os sensores.
1. Verifique a montagem experimental observando todas as partes constituintes. Com os
sensores ligados no processador digital, teste o cronômetro (passando o dedo pelos feixes de
luz) e verifique se os marcadores de tempo (displays) estão sendo acionados normalmente;
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2. Ligue o eletroímã, prenda a esfera de aço e ajuste o primeiro sensor distante
aproximadamente 20 cm do centro da esfera. Desligue o eletroímã;
 
3. Posicione o primeiro sensor a aproximadamente 6 centímetros do eletroimã. Esse sensor
apenas iniciará a contagem de tempo no cronômetro. Posicione o segundo, o terceiro e o
quarto sensores a 10cm, 25cm,35 cm e 55cm, respectivamente;
4. Ligue o eletroímã e prensa a esfera de aço;
5. Solte a tecla vermelha do processador digital para liberar a esfera e anote o tempo medido
em cada intervalo. Anote os tempos marcados no cronômetro por cada sensor, conforme a
Tabela 3.
Tabela3: Medição da gravidade através da queda livre
yi – y1 ti - t1
10 – 0 0,077 – 0
25 – 0 0,147 – 0 
35 - 0 0,183 – 0 
55 - 0 0,246 – 0 
Refaça medidas posicionando os sensores onde desejar e preencha a Tabela.
Tabela 4: Medição da gravidade através da queda livre.
yi – y1 ti - t1
15 – 0 0,095 – 0
31 – 0 0,165 – 0 
47 – 0 0,218 – 0 
58 – 0 0,251 – 0 
6. Lembrando que a equação horária da posição de um movimento uniformemente acelerado
é dada por.
a distância da separação entre dois sensores qualquer, diga-se o sensor i e sensor 1 é dada por:
Por outro lado, considerando um sensor subsequente, por exemplo, tem-se que:
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A importância de usas ambas equações reside no fato de não ser possível medir com precisão
a velocidade com que a massa atravessa o primeiro sensor( t=0). Dessa forma, isolando v0 nas
duas equações e igualando-as,
Finalmente, a aceleração é dada por:
 
5. Questionário
I. Sabendo disso, estime a aceleração da gravidade para os diferentes intervalos de ambas as
tabelas. É possível observar variação relevante da gravidade devido a mudança na altura do
objeto (maior que a margem de erro)? O tempo de queda depende da massa? Compare o
resultado com o do pêndulo simples. O que é possível concluir?
Resposta: Com a prática e os cálculos feitos pelos integrantes da equipe constatou-se que a
massa do objeto não influencia no tempo para atingir o solo. Apesar de obtermos 100% de
precisão foi possível observar e diagnosticar o que a prática realmente pedia, que é
exatamente o Galileu defendia.
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5. Conclusão
Na prática realizada, o dispositivo utilizado consistia em avaliar objetos de massas
diferentes, a fim de verificar a validade das equações do movimento para queda livre, assim
através dos resultados podemos encontrar o valor aproximado da aceleração média da
gravidade. A imagem a seguir nos mostra como foi realizado esse processo.
Figura 2: Alusão ao processo de queda livre
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No momento em que é acionado o sensor 1, este que inicia a cronometragem do
tempo. Os erros aparentes foram ocasionados devido a falha de alinhamento do dispositivo e
a falta de experiência ao manusear o equipamento, porém o resultado encontrado foi
satisfatório para os componentes da equipe.
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Referências
Ramalho Junior, Francisco, 1940.Os fundamentos da física/ Francisco Ramalho Junior, 
Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Antônio de Toledo Soares – 8 ed.rev. E ampl – São Paulo: 
Moderna, 2013.
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