Experimento de Queda Livre

[pic 1]

Integrantes:

Vitor Silveira Mendonça

Filipe Reis Ribeiro

Gustavo Garcia

Cesar Carbone

Lançamento de Projéteis

Lavras – MG

03/2015

Objetivos

Os objetivos deste experimento consistem em aplicar os conceitos de cinemática vetorial e de conservação de energia, e utilizá-los para encontrar a velocidade do projétil, a partir da observação da distância percorrida pelo projétil.

Introdução Teórica

Os primeiros registros de estudos de movimentos realizados na direção vertical, têm data de 300 a.C. e foram realizadas pelo filósofo grego Aristóteles, este que, pensava que se dois corpos de massas diferentes fossem abandonados de uma mesma altura, aquele que possuísse maior massa chegaria ao solo primeiro. Essa ideia foi refutada em meados do século XVII pelo físico italiano Galileu Galilei, que, através da experimentação, provou que dois corpos de massas diferentes abandonados de uma mesma altura chegariam ao solo no mesmo instante. As pequenas diferenças de tempo que se observava eram geradas pela resistência do ar e não pela diferença de massas como pensava Aristóteles.

Quando se considera uma partícula lançada com velocidade inicial, em uma direção formando um ângulo qualquer com a horizontal, essa partícula é denominada projétil. Geralmente, no estudo de lançamento de projéteis a resistência do ar é ignorada, permitindo que os cálculos sejam mais fáceis. Quando um projétil é arremessado, ele possui dois movimentos independentes, um ao longo do eixo x e outro ao longo do eixo y, sendo que o eixo x é responsável pelo movimento na horizontal (movimento uniforme) e o eixo y pelo movimento da vertical (queda livre), sendo que o vetor gerado pela decomposição de x e y é o que descreve o movimento da partícula. Essa partícula pode ser lançada de baixo, descrevendo um movimento parabólico, ou pode ser lançada de cima na qual também gerará um movimento parabólico, como a resistência do ar é desprezada. A componente da velocidade no eixo y é a única que se altera, enquanto a do eixo x mantém-se constante durante toda a trajetória.

Para os cálculos são utilizadas as leis conservação da energia para encontrar a velocidade inicial horizontal do projétil, e as leis da cinemática vetorial para encontrar o tempo e a velocidade final do projétil.

As fórmulas utilizadas para a realização da experimentação foram as seguintes:

Vₒ² = 2.g.h (1)

V = Vₒ – g.t (2)

t = D / Vₒ (3)

A fórmula (1) é utilizada para encontrar a velocidade horizontal inicial.

A fórmula (2) é utilizada para encontrar a velocidade vertical, onde possui aceleração gravitacional negativa, pois está em queda livre.

A fórmula (3) é utilizada para encontrar o tempo de voo.

Materiais utilizados

• Lançador de Projéteis
• Esfera de Aço
• Papel carbono
• Trena
• Haste Macho
• Haste Fêmea
• Pé suporte para a haste
• Papel cartolina
• Prumo

Procedimento experimental

Para a realização do experimento foi feita a montagem do equipamento, encaixou-se as hastes macho e fêmea e após foi colocado no pé suporte, em cima da mesa do laboratório, na vertical. O lançador de projéteis para a primeira coleta de dados foi colocado no topo da haste, e mediu-se a altura H (do chão do laboratório à parte inferior do lançador de projéteis) com a trena, a posição do pé da haste foi marcada para que não houvesse variação da distância inicial de lançamento da esfera, um prumo foi utilizado rente a saída do lançador para posicionar o papel cartolina no chão para que se obtivesse com máxima precisão possível as medidas das distâncias que o projétil foi arremessado. Sobre o papel cartolina foi colocado o papel carbono, para que fosse marcado na cartolina o local exato onde a esfera caísse.