A Queda Livre

Experimento sobre Queda Livre 

Curso: Engenharia Civil – 3° Período

Disciplina: Física Experimental I

Alunos:   Giovanni Martins

         

        

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Santa Luzia

2021

1. Objetivo

         A experiência consiste em estudar e analisar o movimento de um corpo em queda livre assim como determinar a aceleração da gravidade pelo estudo do movimento de queda livre.

1. Introdução

O presente relatório é referente ao trabalho da disciplina Física Experimental I, do Instituto Federal de Minas Gerais – Campus Santa Luzia/MG. Que consiste em compreender um movimento retilíneo uniformemente acelerado. As equações da posição em função do tempo s(t), velocidade em função do tempo v(t) e aceleração em função do tempo o(t) descrevem o movimento (são conhecidas como funções horárias do movimento). Partindo da aceleração, que é constante, obtenha as equações do MRUA através de integração.

A queda livre é o movimento resultante unicamente da aceleração provocada pela gravidade, um corpo somente está em queda livre quando é solto de uma determinada altura e que não tenha nenhuma força atuando sobre ele, ou seja, totalmente no vácuo. Quando esse corpo cai tem uma aceleração constante denominada "G" onde essa aceleração é independente de seu tamanho, massa ou forma. O valor da aceleração da gravidade e g = 9,8 m/s², isto na superfície da Terra. Como g é o módulo de uma grandeza vetorial (pois a aceleração da gravidade possui também direção e sentido), seu valor é sempre positivo. Considerando o eixo y positivo de cima para baixo, o deslocamento vertical no movimento de queda livre é dado por:

[pic 1]

y0: altura inicial do corpo

v0: velocidade inicial do corpo

g: aceleração da gravidade

t: tempo de queda

Quando dois corpos quaisquer são abandonados, no vácuo ou no ar com resistência desprezível, da mesma altura, o tempo de queda é o mesmo para ambos, mesmo que eles possuam pesos diferentes. O movimento de queda livre, como já foi dito, é uma particularidade do movimento uniformemente variado.

1. Materiais e Métodos

  Para a realização do experimento, foram utilizados os seguintes materiais:

• Ovinho: Um corpo maciço de formato aproximadamente elipsoidal, que possui um encaixe em sua parte superior (para ser preso à parte superior do trilho de alumínio) e um disco metálico em seu entorno, para permitir a produção de faíscas que acompanhem seus deslocamentos
• Trilho de alumínio: O trilho de alumínio, longo e retilíneo, é disposto na vertical (com tripé ajustado com fio de prumo), de forma a permitir que as fitas de referência nele inseridas permitam uma coleta de dados realista das posições do ovinho durante sua queda.
• Faiscador: Dispositivo responsável por ativar/desativar o eletroímã que há na parte superior do trilho de alumínio. Em sua ativação, o ovinho gruda-se ao eletroímã, e em sua desativação, com ou sem a opção de se produzir faíscas, o ovinho cai.
• Fitas de Referência: Fitas para referência nas tomadas de dados de posição do ovinho, com escala de 0,5 cm e 0,2 cm.
• Câmera: Aparelho utilizado para a captação das filmagens e fotos do experimento.

Ao terminar de assistir aos vídeos, foram realizadas as anotações com base nas fotos disponíveis de acordo com as situações sugeridas de todas as posições do ovinho registradas e seus respectivos instantes.

Após as medições, montamos as tabelas de acordo com os dados coletados da posição do objeto analisado em função do tempo e calculamos as velocidades em cada instante.

3.1 Situações

Ao longo das duas situações do experimento, foram utilizadas duas fitas com referências diferentes, conforme tabela.

Situações	Conjunto	Fita de Referência (escala)
1	A1	0,2 cm
2	C1	0,5 cm

Para a construção das tabelas e gráficos, determinamos a velocidade da queda livre.

[pic 2]

Após a utilização das fórmulas, tivemos como resultado:

3.1 Analise de dados

Isso na situação A1 e C1:

Tabela 1 – Dados experimentais obtidos da situação A1.

Medida Nº	Altura	Tempo	Gravidade	v (m/s)
1	0,0	0,0000	9,81	0,00
2	0,2	0,1875	9,81	1,84
3	0,5	0,3750	9,81	3,68
4	1,0	0,5625	9,81	5,52
5	1,6	0,7500	9,81	7,36
6	2,5	0,9375	9,81	9,20
7	3,5	1,1250	9,81	11,04

Tabela 02 – Dados experimentais obtidos da situação C1

Medida Nº	Altura	Tempo	Gravidade	v (m/s)
1	0,0	0,0000	9,81	0,00
2	0,7	0,0375	9,81	0,37
3	1,5	0,5620	9,81	5,51
4	2,5	0,0750	9,81	0,74
5	4,0	0,0938	9,81	0,92
6	6,0	0,1125	9,81	1,10
7	8,0	0,1312	9,81	1,29
8	10,5	0,1500	9,81	1,47
9	14,0	0,1688	9,81	1,66
10	17,0	0,1875	9,81	1,84