A Queda Livre

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS (UFAL) INSTITUTO DE FÍSICA (IF) Cidade Universitária, Tabuleiro dos Martins, CEP: 57072-970, Maceió-AL

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QUEDA LIVRE

DISCIPLINA: Laboratório de Física 1

ALUNA: Clarisse Ramos de Lima

ALUNA: Lara Peixoto Alves

ALUNA: Layne Leite de Queiroz Siqueira

PROFESSORA: Anielle Christine Almeida Silva

Maceió, 22 de abril de 2021

SUMÁRIO

1. Fundamentação téorica........................................................................................3
2. Objetivos................................................................................................................4
3. Materiais utilizados...............................................................................................4
4. Procedimento experimental..................................................................................4
5. Resultados e Discussões.........................................................................................5
6. Conclusão.............................................................................................................  
7. Referências...........................................................................................................

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Queda livre refere-se ao movimento de corpos em uma única direção (vertical), onde são abandonados, ou seja, sua velocidade inicial é igual à zero, este movimento também possui aceleração constante, sendo essa fornecida pela força exercida pela gravidade da Terra, no qual não existe resistência de forças sobre o corpo em questão. O valor dessa aceleração (g) é de 9,8 m/s², sendo este valor na superfície terrestre, e a aceleração gerada pela gravidade possui módulo, direção e sentido (este sempre apontando para à superfície da Terra). É interessante ressaltar que o movimento de queda livre é uma particularidade do movimento retilíneo uniformemente variado, pois sua aceleração (g) é constante.

Aristóteles, afirmou que se duas pedras fossem abandonadas de uma certa altura, a que tivesse a maior massa chegaria primeiro ao solo, pois teria uma aceleração gravitacional (g) maior. Contudo, no século XVII, o físico e astrônomo Galileu Galilei, em seus testes, provou que a afirmação feita por Aristóteles estava errada, pois a aceleração gravitacional independe da massa e do formato do objeto.

        Para obtermos as expressões do movimento em queda livre, devemos analisar a equação:

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        Se considerarmos S0 = 0 e V0 = 0 obteremos:

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        Assim, a expressão que associa a gravidade com uma altura h em relação ao solo é dada por:

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        A velocidade, por sua vez, pode ser calculada como:

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Sendo  = 0, então [pic 7][pic 8]

1. OBJETIVOS

Mostrar que a aceleração gravitacional, do corpo, manteve-se constante, obtendo o valor da aceleração local, mostrando que sua velocidade varia de forma uniforme em intervalos de tempo e de distância (altura).

1. MATERIAIS UTILIZADOS

• Tripé de ferro 3 kg com sapatas niveladoras
• Haste de alumínio 90 cm, escala milimetrada e fixador plástico  
• Eletroímã com dois bornes e haste 1
• Esferas de aço: Ø10 mm, Ø15 mm, Ø20 mm e Ø25 mm
• Sensores infravermelhos com fixadores corrediços
• Saquinho para contenção da esfera
• Cronômetro digital multifunções com fonte DC 12 V
• Trena

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A prática iniciou-se montando o equipamento para a parte 1 do experimento, onde o cronômetro foi acionado e ajustado selecionando a função F2, foi ajustada também a intensidade do eletroímã. A estrutura foi montada em um tripé de ferro na vertical onde foram ajustadas as sapatas niveladoras, eletroímãs e sensores. Na base do tripé foi colocado um saquinho para segurar a esfera que foi posicionada em contato com o eletroímã na iminência de cair, sendo também ajustado o sensor a 20 cm abaixo da esfera, atentando-se para que a medida fosse feita a partir da parte inferior da esfera até o centro do sensor, e em seguida medido com uma trena o primeiro deslocamento de 20 cm. Fazendo um total de cinco deslocamentos com distâncias de 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm e 60 cm, em triplicatas. Atentou-se para zerar os níveis dos equipamentos antes e após o uso. Todos os valores obtidos na execução da parte 1 estão apresentados na tabela 1.

Na parte 2 do experimento foram usadas esferas de 10 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm e 50 cm. Nessa parte o sensor S1 foi colocado a 10 cm abaixo da esfera em contato com o eletroímã e foi medido com uma trena o primeiro deslocamento de 10 cm, sendo a posição inicial y0 = 10 cm. O sensor S2 foi colocado a 20 cm abaixo da esfera com posição final y = 20 cm e o cronômetro ajustado para a função F1, então foram feitas medições em triplicata das esferas e os resultados estão expostos na tabela 3.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após as medições, os resultados observados foram colocados na tabela 1:

         Tabela 1 - aceleração da gravidade.

Nº	y0 (m)   ±0,005	y (m)            ±0,005	Δy (m) ±0,005	t (s)   ±0,0005	g (m/s2)
1	0,000	0,200	0,200	0,203	9,706
2	0,300	0,300	0,251	9,523
3	0,400	0,400	0,287	9,712
4	0,500	0,500	0,322	9,644
5	0,600	0,600	0,354	9,576
g =	9,632

                                       Fonte: autor, 2021

        Para obtermos o valor da gravidade, foram realizados cálculos para cada uma das posições medidas a partir da fórmula   , onde h corresponde à altura, e t ao tempo médio calculado. Foi possível observar que a gravidade se manteve constante, sendo um valor próximo ao valor referencial (9,8 m/s2 ).[pic 9]