Experimento - Queda Livre

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Experimento - Queda Livre
1. OBJETIVO
O experimento trata do movimento de um corpo em queda livre. Iremos comprovar que um corpo ao percorrer um trajeto em queda livre realiza um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV). Assim, com base nas equações do movimento de queda livre, será possível determinar a aceleração da gravidade. Ao final deste experimento, você deverá ser capaz de:
· caracterizar o movimento de queda livre como um caso particular do MRUV;
· desenvolver a equação horária do movimento de queda livre a partir de suas observações;
· traçar os gráficos das variáveis do movimento de queda livre;
· interpretar gráficos do movimento de queda livre;
· determinar a aceleração da gravidade pelo estudo do movimento de queda livre. 
2. ONDE UTILIZAR ESSES CONCEITOS?
O movimento queda livre pode ser considerado como uma forma particular do MRUV. Neste caso, a aceleração sofrida pelo corpo, neste movimento, se dá pela ação da aceleração da gravidade.
3. O EXPERIMENTO
Neste experimento você irá explorar o movimento de queda livre dos corpos. Para tanto, você irá investigar a queda de duas esferas metálicas, soltas a partir de uma altura h. Um sensor acoplado a um cronômetro irá medir os tempos de queda das esferas, em diferentes pontos. Através da análise das distâncias percorridas e dos tempos de queda, você irá construir gráficos, interpretá-los e determinar o valor da aceleração da gravidade.
4. SEGURANÇA
O experimento foi pensando para não trazer riscos físicos, então você irá utilizar objetos pouco nocivos e leves, mas mesmo com essas precauções pensadas e definidas, o uso de equipamentos de proteção individual é de extrema importância para a segurança durante a realização de experimentos. Recomenda-se o uso do jaleco neste experimento.
5. CENÁRIO
Você irá encontrar sobre a bancada: a base de ensaio com régua vertical, os corpos de prova esféricos de massas diferentes, multicronômetro e seus cabos elétricos, eletroímã, sensor fotoelétrico e o cesto receptor da esfera após a queda.
· Sensor de passagem: É utilizado para verificar o tempo que a esfera leva para percorrer o trajeto determinado.
· Esferas: Neste experimento tem-se duas esferas de pesos e tamanhos diferentes para avaliar o tempo e velocidade do movimento de queda livre.
· Eletroímã: É utilizado para fixar a esfera no topo da haste de ensaio.
· Chave lig/des: Quando está na posição “lig” a chave aciona o eletroímã para que a esfera se posicione no topo da haste e quando está na posição “des” faz com que a esfera caia em queda livre.
· Fonte de energia: Fonte de energia para o cronômetro e chave lig/des.
· Cronômetro: É utilizado para medir o tempo que a esfera leva para percorrer o trajeto, saindo do topo da haste até passar pelo sensor de passagem.
Cesto: Receptor da esfera ao término do trajeto de queda livre.
PRÉ-TESTE
1) Dentre as alternativas abaixo, qual a que descreve a Lei de Hooke?
a) A deformação elástica de uma mola é diretamente proporcional à força aplicada sobre a mesma
b) A deformação elástica de uma mola é inversamente proporcional à força aplicada sobre a mesma
c) A constante elástica da mola depende da força aplicada
Resposta Correta:
· Essa é a descrição da fórmula da Lei de Hooke.
2) Quando uma mola não recupera suas dimensões originais após sofrer uma deformação causada por uma força externa, diz-se que sofreu uma deformação?
a) Plástica
b) Elástica
c) Viscosa
Resposta Correta
· A deformação plástica implica em uma deformação permanente e, portanto, a mola não restaura suas dimensões originais.
3) Qual das alternativas abaixo melhor descreve o campo de aplicação da lei de Hooke?
a) A lei de Hooke se aplica ao estudo do movimento de um corpo em uma superfície
b) A lei de Hooke se aplica ao estudo da deformação de corpos elásticos
c) A lei de Hooke se aplica ao estudo do movimento de um objeto cuja aceleração é constante. 
Resposta Correta
· A Lei de Hooke determina a deformação sofrida por um corpo elástico quando submetido de uma força.
4) Para se utilizar a lei de Hooke é preciso utilizar unidades de medida apropriadas às grandezas estudadas. Sendo assim, quais das unidades abaixo correspondem à cada elemento da fórmula?
	a)
	F = kg
	∆l = cm
	K = kg/cm
	b)
	F = N
	∆l = °C
	K = N/cm
	c)
	F = N
	∆l = m
	k = N/cm
Resposta Correta
· Neste caso utilizam-se unidades coerentes. (N) para a Força, (m) para a deformação sofrida, e (N/m) para a constante elástica.
5) Dado a constante elástica de uma mola, o gráfico da força pela deformação da mola será:
a) Uma linha reta
b) Uma parábola
c) Uma elipse
Resposta Correta
· Por ser uma função de primeiro grau, o gráfico será uma linha reta;
PÓS-TESTE
1) Para molas sujeitas a ação de um mesmo peso, quanto maior o valor da constante elástica da mola:
a) Menor será a deformação da mola
b) Maior será a deformação da mola
c) A constante elástica da mola não interfere em sua deformação. 
Resposta Correta
· A constante elástica da mola é inversamente proporcional a taxa de deformação da mesma, quando submetida a ação de uma força peso.
2) Qual o valor da constante elástica de uma mola cuja deformação é de 0,1m quando submetida a uma força de 1,5 N?
a) 15 N/m
b) 10 N/m
c) 5 N/m
Resposta Correta
· Utilizando a equação da lei de Hooke encontra-se o valor da constante da mola em questão, sendo igual a 15 N/m.
3) Certa mola M1 é submetida a uma deformação de 50 cm quando sujeita a ação de uma força peso P1. Se fosse montado um esquema com duas molas M2 e M3 (iguais a M1) associadas em paralelo e sujeitas a mesma ação da força peso P1, sua deformação seria:
a) O dobro da deformação sofrida por pela mola M1
b) A deformação seria a mesma
c) A metade da deformação sofrida por M1
Resposta Correta
· Com base na lei de Hooke para associações em paralelo, tem-se que a deformação sofrida pelas molas M2 e M3 é a metade da deformação sofrida pela mola M1.
4) Interprete o gráfico abaixo e responda qual é a constante elástica da mola Mx?
a) 0,5 N/m
b) 50 N/m
c) 40 N/m
Resposta Correta
· Utilizando a lei de Hooke e analisando a deformação sofrida pela mola e as unidades de medida apropriadas, a constante elástica da mola é igual a 50 N/m.
5) Certa mola M1 é submetida a uma deformação de 10 cm quando sujeita a ação de uma força peso P1. Se fosse montado um esquema com duas molas M2 e M3 (iguais a M1) associadas em série e sujeitas a mesma ação da força peso P1, sua deformação seria:
a) O dobro da deformação sofrida por pela mola M1
b) A deformação seria a mesma
c) A metade da deformação sofrida por M1
Resposta Correta
· Em uma associação de molas em série a constante elástica resultante diminui e portanto a deformação final deve ser maior. Neste caso, como as molas são iguais, a deformação final é o dobro da deformação sofrida pela mola M1 apenas.