APROXIMAÇÃO DO MOVIMENTO DE QUEDA LIVRE A PARTIR DE UM MOVIMENTO DE QUEDA REAL

APROXIMAÇÃO DO MOVIMENTO DE QUEDA LIVRE A PARTIR DE UM MOVIMENTO DE QUEDA REAL

André Écher e Antonio Daniel da Silva Nogueira

Faculdade Independente do Nordeste - FAINOR

Avenida Luís Eduardo Magalhães, 1305 – CEP 45028-440 – Vitória da Conquista, BA

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Resumo. O presente relatório apresenta conceitos e procedimentos para estabelecermos a teoria com a pratica que vimos em sala de aula, sendo abordado o assunto sobre o Movimento Retilíneo Uniformemente Variado. Na aula experimental, o corpo de prova esférico realizou o movimento de queda livre, ao acionar o sensor de largada do equipamento. Esse processo foi repetido cinco vezes, em seguida foi calculado o tempo de queda médio, os instantes, velocidade e aceleração de cada teste. A partir dos resultados obtidos, notou-se que não há variação das velocidades na determinada posição. Implicando dizer que o corpo sofreu uma aceleração real. Com o valor da aceleração gravitacional por meio da equação de Torricelli, obteve-se:     a 12,48m/s². Diante disso, o movimento de queda livre, é um caso particular do MRUV, pois na queda livre ocorre sempre no eixo vertical, sendo sua trajetória retilínea e a aceleração constante, isso significa que a velocidade varia de forma uniforme.[pic 2]

Palavras-chaves: Queda livre, Aceleração da gravidade, Trajetória retilínea.

1.        INTRODUÇÃO

Dentre os diversos movimentos que podemos observar na natureza, sempre houve interesse no estudo do movimento de queda livre dos corpos próximo a superfície terrestre. Ao abandonaram corpo de certa altura pode-se notar que sua velocidade aumenta em função do tempo, a partir de uma velocidade inicial igual a zero, sendo, portanto um movimento acelerado, caso lance essa mesma pedra de baixo para cima percebemos que o movimento é retardado. [1]

Um filósofo grego Aristóteles (384-322 a.C.) afirmava que havia uma dependência entre o tempo de queda dos corpos com a massa dos mesmos. As ideias de Aristóteles não foram contestadas, pois tinha grande influência dominante do pensamento aristotélico em várias áreas do conhecimento. [1,2]

Séculos mais tarde um físico chamado Galileu Galilei, ao realizar o mesmo experimento que Aristóteles, percebeu que a afirmação do mesmo não se verificava na prática. Ele abandonou, da mesma altura, duas esferas de pesos diferentes e concluiu que ambas atingiam o solo no mesmo instante. Em outras palavras, desprezando a resistência do ar, os corpos caem com a mesma aceleração independentemente de sua massa. [1]

O movimento de queda livre sofre a ação da aceleração da gravidade, isso quando a distância da queda é pequena em relação ao raio da Terra. [2]

2.        METODOLOGIA

Foi realizada no dia 24 de agosto de 2016, no laboratório de Física na FAINOR (Faculdade Independente do Nordeste) a aula experimental com os seguintes objetivos:

- Caracterizar o MRUV;

- Concluir que o movimento de queda livre é um caso particular do MRUV;

- Conhecer a constante da aceleração gravitacional “g”;

- Utilizar a equação da velocidade do MRUV para determinar a velocidade do móvel em relação ao tempo;

-Determinar o valor aproximado da aceleração gravitacional “g”, no local do experimento, fazendo uso da equação do MRUV.

2.1 Material necessário

O equipamento já se encontrava montado, contendo os seguintes materiais:

01 painel vertical com escala milimétrica, três mufas de aço de encaixe lateral, dois manípulos M5; um sistema de retenção com dois manípulos M3 e espera para aparador;

01 aparador;

01 tripé universal Delta Max com sapatas niveladoras;

01 haste longa com fixador M5;

01 bobina com fuso M5, dois reguladores M5 e conexão elétrica polarizada;

01 corpo de prova esférico;

02 sensores fotoelétricos;

01 espelho plano de fixação magnética;

01 cronômetro digital com resoluções de 1 m/s, duas saídas DIN;

01 sensor de largada.

2.2 Procedimento experimental

Com a orientação do professor, foi regulada a altura do sensor de forma que a primeira mascara estivesse no limiar de sua sombra. Posteriormente regulou-se o pino de retenção móvel com pegador em silicone para que sua extremidade ficasse rente ao orifício do suporte. No primeiro sensor foi determinado o valor da posição inicial , em milímetros; assim como a posição final no segundo sensor, que também foi em milímetros. Ambos os valores foram transformados em metros de acordo o SI (Sistema Internacional). [pic 3][pic 4]

Logo, determinou-se o deslocamento escalar  , em que o móvel sofreu quando se move de   até , com a seguinte equação:[pic 5][pic 6][pic 7]

[pic 8]

O cronômetro digital a pedido do professor foi testado e logo após zerado antes de cada teste, para que não houvesse nenhum tipo de erro nos resultados.

Para dar sequência ao experimento posicionou-se o corpo móvel no espelho plano de fixação magnética, localizado na parte inferior da bobina, fazendo com que este corpo ficasse atraído antes de realizar a queda. Logo após foi acionado o sensor de largada e o corpo de prova esférico realizou o movimento de queda livre. Esse processo foi repetido cinco vezes em uma posição escolhida, com sentido de crescimento no eixo y, realizando uma trajetória retilínea. Anotou-se, para cada vez, o tempo de queda. Em seguida foi calculado o tempo de queda médio para os cinco lançamentos.

O valor aproximado de aceleração gravitacional “g” é de  9,81 m/s2, pois usou-se a aceleração ideal e não a aceleração real. [pic 9]

2.3 Velocidade do móvel

Foi feito a dedução da velocidade ao instante que o corpo foi solto.

Para calcular a velocidade no instante que passa por , com a seguinte equação :[pic 10]

[pic 11]

E a velocidade no instante que passa por :[pic 12]

(3)[pic 13]

Com os dados obtidos anteriormente, calculou-se o valor provável da aceleração gravitacional com a equação de Torriceli:

[pic 14]