Experimento de Queda Livre em Física

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VIRTUALAB – ROTEIRO DO LABORATÓRIO DE FÍSICA 
 
Autor do Roteiro: Luiz Antônio Macedo Ramos - Todos os direitos autorais reservados 
 Cidepe - Centro Industrial de Equipamentos de Ensino e Pesquisa 
 
Adaptado por: ALGETEC e Universidade Estácio de Sá. 
 
QUEDA LIVRE 
Ao término dessa atividade o aluno deverá ser capaz de: 
- Compreender o manuseio dos equipamentos utilizados na atividade e seu procedimento 
experimental; 
- Reconhecer o comportamento de um objeto em queda livre sem influência da resistência do 
ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PASSO 1 
 Realizando as ligações elétricas 
 
O circuito elétrico 
 
Neste passo você conectará todos os componentes elétricos do circuito 
abaixo. Isto inclui conectar o sensor, o eletroímã, o cronômetro e a chave 
liga/desliga a fim de possibilitar o adequado fluxo do experimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No sistema de medidas para o experimento, cada componente exerce uma 
função para a obtenção dos dados. A chave liga/desliga é utilizada para 
acionar o eletroímã, permitindo assim que a esfera seja fixada no topo da 
haste de ensaio e desativá-lo para que a esfera caia em queda livre, O 
sensor fotoelétrico é utilizado para identificar a passagem da esfera pela 
posição determinada; o eletroímã é utilizado para fixar a esfera no topo da 
haste de ensaio sendo acionado e desativado pela chave liga/desliga e, por 
Sensor fotoelétrico 
Cronômetro 
Chave lig/Des 
Eletroímã 
fim, o cronômetro é utilizado para registrar o tempo que a esfera percorre 
o trajeto determinado até o sensor em queda livre. 
 
Selecionando câmera: 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Cronômetro” 
para visualizar os acoplamentos e cabos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conectando cabo do eletroímã ao cronômetro: 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse sobre o cabo vermelho e o arraste 
até a posição indicada para conectar o eletroímã ao cronômetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conectando cabo do sensor de passagem ao cronômetro: 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse e arraste o cabo amarelo para a 
posição indicada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conectando cabo da chave liga/desliga ao cronômetro: 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse arrastando o cabo azul em 
destaque e coloque-o na posição indicada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conectando cabo do eletroímã na chave liga/desliga: 
Clique com o botão esquerdo do mouse e arraste o cabo do eletroímã até a 
posição indicada na chave liga/desliga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em seguida, conecte o cabo que vai do cronômetro à chave liga/desliga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PASSO 2 
 Ligar cronômetro 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Bancada”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na fonte de alimentação do 
cronômetro e arraste-a para a posição em destaque. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Agora é possível visualizar a tela do cronômetro 
 
 
 
 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse no botão “Power” para ligar o 
cronômetro. 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 3 
 Acionando o eletroímã 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse no botão da chave para que ele 
mude de posição, acionando a chave e ligando o eletroímã. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 4 
 Posicionando a esfera 
 
Clique com o botão direito do mouse na esfera menor (Peso = 7g) e 
selecione a opção “Posicionar no plano vertical” para que ela seja 
posicionada no eletroímã. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 5 
 Medir o diâmetro da esfera 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Eletroímã” e 
observe o diâmetro da esfera, seu valor é igual a 12mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Anote esse valor! 
 
Passo 6 
 Posicionando sensor 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na opção de câmera “Plano 
vertical”. Em seguida, clique no sensor e posicione-o 100mm abaixo da 
esfera. Observe que, como o diâmetro da esfera menor é de 12mm, você 
deverá mover o sensor até a posição 112mm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 7 
 Queda livre da esfera 
Clique com o botão esquerdo do mouse na chave liga/desliga para desligar 
o eletroímã fazendo cair a esfera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Após a queda da esfera é possível verificar o tempo no visor do 
cronômetro. Anote esse valor! 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse na chave liga/desliga para ligar o 
eletroímã. Caso você não o ligue, a esfera não será fixada e cairá sobre o 
cesto. 
Passo 8 
 Repetir o experimento 
Nas opções de câmera, clique com o botão esquerdo do mouse em “Cesto” 
e, então, clique com o botão direito do mouse na esfera. 
Selecione a opção “Posicionar no plano vertical” para repetir o 
experimento com a mesma esfera. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resetar o cronômetro: 
 
Clique com o botão esquerdo do mouse no botão “Reset” do cronômetro 
para zerá-lo, podendo assim realizar novas medições. 
 
Neste experimento faça cinco medições. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Realize o experimento para cada esfera nas posições 112mm, 212mm, 
312mm, 412mm, 512mm. 
 
Passo 9 
 Resultados experimentais 
Crie uma tabela semelhante à apresentada e anote os valores encontrados 
para cada uma das cinco repetições do experimento. 
 
 
 
 Você usará esta tabela para anotar os valores da aceleração da gravidade 
e da velocidade da esfera que irá calcular. 
 
 
• Construa o gráfico Posição do sensor x Tempo médio 
Observe a relação entre as variáveis posição e tempo. Qual função 
melhor descreveria essa relação? Exemplos: função linear, 
quadrática, cúbica etc. 
 
• Construa o gráfico Posição do sensor x Tempo médio ao 
quadrado 
Observe a relação entre as variáveis posição e tempo. Qual função 
melhor descreveria essa relação? Exemplos: função linear, 
quadrática, cúbica etc. 
 
• Compare os gráficos construídos anteriormente. Você 
observou alguma diferença entre eles? Se sim, qual o 
motivo dessa diferença? 
 
• Utilize a equação (5) do resumo teórico para calcular o 
valor da aceleração da gravidade em cada ponto e 
complete a tabela que você fez. Em seguida, compare os 
valores encontrados. 
*Equação (5) g = 2ℎ
𝑡𝑡² 
Houve diferença nos valores encontrados? Se sim, o que você 
acha que proporcionou essa diferença? 
 
• Utilize a equação (4) do resumo teórico para calcular o 
valor da velocidade instantânea em cada ponto e complete 
a tabela. 
*Equação (4) 𝑣𝑣 = 𝑔𝑔𝑔𝑔 
 
 
• Construa o gráfico da velocidade x tempo. Qual o 
comportamento da velocidade? 
 
Passo 10 
 Posicionando esfera na mesa 
 
Nas opções de câmera, clique com o botão esquerdo do mouse na opção 
“Cesto” e, então, clique com o botão direito do mouse na esfera. Selecione 
a opção “Posicionar na mesa”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Passo 11 
 Ensaiando a segunda esfera 
Repita o experimento a partir do passo 3 para a outra esfera. Observe que 
a esfera maior possui diâmetro igual a 24mm, neste caso, as posições do 
sensor deverão ser ajustadas conforme este diâmetro (124mm, 224mm, 
324mm, 424mm, 524mm). 
 
• Compare os valores obtidos para a aceleração da 
gravidade.Houve diferença nos valores encontrados? 
Explique-a. 
 
• Compare os gráficos de velocidade x tempo obtidos com as 
duas esferas. 
 
A velocidade varia igualmente para as duas esferas? 
 
• Compare os tempos de queda das esferas. Explique o 
resultado! 
 
• Com base nos resultados obtidos e nos seus estudos, como 
seria o comportamento do tempo se o teste fosse realizado 
com uma esfera ainda menor do que as que você utilizou?