MECÂNICA QUEDA DOS CORPOS: O MOVIMENTO DE QUEDA LIVRE, COM CORPO DE PROVA DE 10(DEZ) INTERVALOS IGUAIS E 10(DEZ) INTERVALOS DIFERENTES.

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CAMPANHA NACIONAL DE ESCOLAS DA COMUNIDADE
FACULDADE CNEC GRAVATAÍ
FÍSICA I
MARCOS SOARES
16000003907
MECÂNICA – QUEDA DOS CORPOS:
O MOVIMENTO DE QUEDA LIVRE, COM CORPO DE PROVA DE 10(DEZ) INTERVALOS IGUAIS E 10(DEZ) INTERVALOS DIFERENTES.
GRAVATAÍ
2019
RESUMO
O relatório reproduz as diversas medições realizadas em um experimento de queda livre de um corpo de prova, com dez bloqueios iguais, e com dez bloqueios diferentes, realizadas através de um multicronômetro digital ligado a um sensor fotoelétrico.
A realização do experimento seguiu instruções determinadas como passo a passo, para o auxílio, no acompanhamento da coleta dos dados, e manipulação do instrumentos de medição.
Este levantamento de dados, em aula pratica no laboratório, servem de base para construção de gráficos no software Excel, fornecendo condições de realizar análises do comportamento físico, bem como relações do movimento retilíneo uniformemente variado e queda livre.
SUMÁRIO
11. INTRODUÇÃO	�
12. OBJETIVOS	�
23. FUNDAMENTOS TEÓRICOS	�
34. MATERIAIS E MÉTODOS	�
34.1 MATERIAIS NECESSÁRIOS	�
44.2 PRÉ-REQUISITOS	�
44.3 MONTAGEM	�
55. RESULTADOS E DISCUSSÕES	�
55.1 CORPO DE PROVA COM 10(dez) DISTANCIAS IGUAIS.	�
85.2 CORPO DE PROVA COM 10(dez) DISTANCIAS DIFERENTES.	�
106. CONCLUSÕES	�
107. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	�
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1. INTRODUÇÃO
Se não houvesse a resistência do ar, todos os corpos, de qualquer peso ou forma, abandonados de uma certa altura, nas proximidades da superfície da Terra, levariam o mesmo tempo para atingir o solo. Esse movimento é conhecido como queda livre. 
A Queda livre é um dos vários movimentos que podemos observar na natureza. Ele é um movimento que tem uma velocidade crescente, ou seja, possui aceleração. Sendo assim, ao liberar um objeto de uma altura, observa-se que sua velocidade cresce ao passar do tempo.
No movimento de queda livre, a trajetória é retilínea e a aceleração constante. Trata-se, portanto de um movimento retilíneo uniformemente acelerado (MRUA).
2. OBJETIVOS
Ao término desta atividade o aluno deverá ter competência para:
Caracterizar o MRUA;
Comparar o MRUA com o movimento ideal denominado queda livre (QL);
Reconhecer que o movimento ideal de queda livre é um caso particular do MRUA;
Utilizar conhecimentos da equação horária do movimento de queda livre y=yₒ+vₒt+(1/2) gt² para determinar a posição ocupada por um móvel em relação ao tempo;
Traçar os diferentes gráficos das variáveis do movimento de queda livre e os interpretar corretamente;
Utilizar os conhecimentos adquiridos, identificando, formulando, equacionando e resolvendo problemas que possam acontecer na vida prática, relativos a queda livre de um corpo.
3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
O experimento nos apresenta no início, que o móvel executou um movimento retilíneo com velocidade variando. Sempre que, pelo menos, uma das características do vetor velocidade variar (módulo, direção e/ou no sentido), se pode afirmar que o movimento é acelerado.
A aceleração “a” é definida pela expressão: a = ∆v / ∆t
A aceleração é a grandeza física que nos informa o quanto varia a velocidade na unidade tempo. O movimento especial denominado “queda livre” é realizado no vácuo e admite um aceleração “g” constante, no experimento realizado foi real e ocorreu num meio com resistência oferecida pelo ar.
O valor médio da gravidade “tabelado” é de 9,81 m/s².
O movimento de queda livre é o exemplo mais notável de movimento retilíneo uniformemente acelerado. Como o movimento de queda livre ocorre ao longo da direção vertical y, é conveniente reescrever as equações, trocando x por y.
vy = vy0 + ayt | y = y0 + vy0t + 1/2ayt2
Assumindo a orientação do eixo vertical y de cima para baixo, isto é, a mesma orientação do vetor aceleração da gravidade g, então, substituindo ay por g nas equações, obtém-se as seguintes equações para o movimento de queda livre:
vy = vy0 + gt | y = y0 + vy0t + 1/2gt2
Observação: Na realidade a aceleração da gravidade varia de lugar para lugar (posição geográfica), depende da distribuição da massa interna do planeta que não é uniforme, possuindo regiões com densidade bem diferentes, etc.
O sistema de unidades adotado neste trabalho é o Sistema Internacional de Unidades (SI), sendo utilizado apenas as três grandezas fundamentais, figura 1. 
Figura 1 – Unidades de Três Grandezas Fundamentais do SI.
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 MATERIAIS NECESSÁRIOS
(01) painel com escala milimetrada, mufas e manípulos M5;
(01) saco aparador com anel metálico;
(01) sensor fotoelétrico com conexão miniDIN-miniDIN, manípulo fixador M5;
(01) corpo de prova com 10(dez) bloqueios iguais;
(01) corpo de prova com 10(dez) bloqueios diferentes;
(01) multicronômetro digital microcontrolado de múltiplas funções e rolagem de dados, resolução 0,00001 s; faixa de leitura 1 ms a 99,99999 s;
(01) fonte de alimentação entrada automática 100 a 240 VCA, 50/60 Hz, 5 W, e saída 5 VCC / 1 A;
(01) cabo miniDIN-miniDIN.
Figura 2 - Conjunto para queda de corpos, multicronômetro, rolagem e sensor. (Modelo: EQ235B)
4.2 PRÉ-REQUISITOS
Ter conhecimento do MRUA e suas equações.
4.3 MONTAGEM
Execute a montagem conforme as instruções:
Configure o multicronômetro com a função F3;
Posicione o corpo de prova nos suportes alinhadores paralelos de largada. Regule a altura do sensor de forma que a primeira mascara esteja no limiar da sombra.
Regule o pino de retenção móvel com pegador em silicone para que sua extremidade fique rente ao orifício do suporte
Para efetivar a queda puxe rapidamente o pino de retenção.
O corpo de prova possui 10(dez) medidas, com distancias iguais, informadas na tabela 1, (yₒ…y₁ₒ), para que o multicronômetro faça os registros determinados.
TABELA 1 – Distâncias que cada linha base YN percorrerá até atingir o nível do sensor.
 Efetuadas as medições do corpo de prova com 10(dez) medidas iguais, repita as instruções acima, substituindo o corpo de prova, para realização das medidas com distancias diferentes conforme informadas na tabela 2.
TABELA 2 – Distâncias que cada linha base YN percorrerá até atingir o nível do sensor.
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.1 CORPO DE PROVA COM 10(dez) DISTANCIAS IGUAIS.
O corpo de prova com 10(dez) distancias iguais, se move verticalmente, em queda livre, tendo um total de 200mm de deslocamento entre a primeira e a última marcação no corpo de prova, levando 0,18888 segundos para marcar o último ponto.
Para que se posso considerar desvios e incertezas, foram realizados 5(cinco) ensaios, os resultados estão descritos na tabela 3.
A velocidade inicial no instante (y0) que ele é abandonado é ZERO, chegando a uma velocidade no instante final (y10) de -1,85m/s. Por se tratar de um movimento em queda livre, o movimento é considerado retrógrado e acelerado.
TABELA 3 – Valores registrados nos ensaios, e suas respectivas médias.
Na tabela 4, foram preenchidas as distancias percorridas e os tempos registados elevado ao quadro.
TABELA 4 – Distância percorrida por tempo transcorrido ao quadrado.
 
Gráfico 1 – Distância em função do tempo apresenta uma reta, e distância em função do tempo ao quadrado apresenta uma curva.
Considerando que o móvel deste experimento continuasse caindo, num movimento ideal de queda livre(QL), foram encontradas as velocidades do corpo nos seguintes instantes, determinadas pela função: v = v0 + gt.
tA = 0,1s ........... vA = -0,98m/s
tB = 0,2s ........... vB = -1,96m/s
tC = 0,3s ........... vC = -2,94m/s
tD = 0,4s ........... vD = -3,92m/s
tE = 0,5s ........... vE = -4,90m/s
Gráfico 2 – Velocidade em função do tempo apresenta uma reta.
Considerando que o móvel deste experimento continuasse caindo, num movimento ideal de queda livre(QL), foram encontradas as distâncias percorridas,a partir da origem do corpo nos seguintes instantes, determinadas pela função: y = y0 + v0t + 1/2gt2.
tA = 0,1s ........... yA = -0,049m
tB = 0,2s ........... yB = -0,196m
tC = 0,3s ........... yC = -0,441m
tD = 0,4s ........... yD = -0,784m
tE = 0,5s ........... yE = -1,225m
Gráfico 3 – Distância percorrida em função do tempo apresenta uma curva.
5.2 CORPO DE PROVA COM 10(dez) DISTANCIAS DIFERENTES.
O corpo de prova com 10(dez) distancias diferentes, se move verticalmente, em queda livre, tendo um total de 160mm de deslocamento entre a primeira e a última marcação no corpo de prova, levando 0,15214 segundos para marcar o último ponto.
Para que se posso considerar desvios e incertezas, foram realizados 5(cinco) ensaios, os resultados estão descritos na tabela 5.
A velocidade inicial no instante (y0) que ele é abandonado é ZERO, chegando a uma velocidade no instante final (y10) de -1,49m/s. Por se tratar de um movimento em queda livre, o movimento é considerado retrógrado e acelerado.
TABELA 5 – Valores registrados nos ensaios, e suas respectivas médias.
Na tabela 6, foram preenchidas as distancias percorridas e os tempos registados elevado ao quadro.
TABELA 6 – Distância percorrida por tempo transcorrido ao quadrado.
Gráfico 4 – Distância em função do tempo e distância em função do tempo ao quadrado.
6. CONCLUSÕES
Com a realização desse experimento podemos concluir que a aceleração da gravidade não depende da massa do corpo. Todos os objetos em queda livre, próximo da superfície da Terra e não sujeito à resistência do ar cai com a mesma aceleração porque o valor da gravidade não depende da massa do objeto.
A força da gravidade é capaz de acelerar os corpos em direção uns aos outros. Essa aceleração é chamada de gravidade. Ao nível do mar, a gravidade terrestre é de aproximadamente 9,8 m/s² (metros por segundo ao quadrado), ou seja, qualquer corpo solto a essa altura é atraído em direção ao centro da Terra com uma velocidade que aumenta em 9,8 m/s a cada segundo de queda, ou seja, quanto maior for o tempo que um corpo levar para cair, maior será a sua velocidade no momento em que ele chegar ao solo.
Assim, se não levarmos em conta o atrito com o ar, todos os corpos que caem ao nível do mar possuem a sua velocidade aumentada em aproximadamente 9,8 metros por segundo a cada segundo.
O relatório abordou de forma clara o conceito de queda livre, este que traz consigo um conceito de movimento retilíneo uniformem-te variado.
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física. 9ª. ed. [s.l.] LTC, 2002. V.1
SEARS, F. W. et al. Física I-Mecânica. 12a. ed. [s.l.] Pearson, 2008. v.1
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