Experimento de queda livre com posição inicial igual a zero.

[pic 1]

Experimento de queda livre com posição inicial igual a zero.

ALUNO: Thiago Jephersson Feitosa Vieira.

DISCIPLINA: Física I.

PROFESSOR: Wilami Teixeira da Cruz.

OBJETIVOS

Praticar os conhecimentos obtidos em sala sobre queda livre era um dos pontos principais do experimento, avaliando o tempo, a velocidade e a aceleração da gravidade que as esferas metálicas alcançaram durante a prática no laboratório podemos assim então por em pratica o conteúdo aprendido em sala de aula, para assim responder as perguntas passadas pelo professor.

A prática exercida no laboratório tinha como objetivo avaliar a aceleração da gravidade e seus efeitos em uma esfera metálica, medindo o tempo que a esfera levava até ultrapassar o sensor. Modificando a posição do sensor e aumentando assim a distancia entre o eletroímã que segurava a esfera e o sensor, obtemos outros tempos, usando os mesmos para o calculo da aceleração da gravidade.

MATERIAIS

Material Necessário (geral)

• 01 Tripé de ferro 3 kg com sapatas niveladoras;
• 01 Haste de alumínio 90 cm, escala milimetrada e fixador plástico;
• 01 eletroímã com dois bornes e haste;
• 04 esferas de aço: ø10mm, ø15mm, ø20mm e ø25mm;
• 01 cabo de ligação conjugado;
• 01 chave liga/desliga;
• 02 sensores infravermelhos com fixadores corrediços;
• 01 cabo de ligação com conector 5 pinos para chave liga/desliga;
• 01 saquinho para contenção da esfera;

Material Necessário para cronômetro simples

• 01 cronômetro digital simples com:

• 1 display com 4 dígitos de 7 segmentos tipo LED;
• Resolução de 1ms medindo até 9,999s ;
• Painel de comando com chave liga/desliga, chave de zeramento (reset) e chave seletora 127/220V;
• Fonte de alimentação variável 0 a 12V DC 1,5A ;

• 01 cabo adaptador para sensor;
• 01 cabo de ligação com conector 5 pinos para chave liga/desliga;

Material Necessário para cronômetro multifunções

• 01 cronômetro digital multifunções com fonte DC 12V com:

• 1 display com 4 dígitos de 7 segmentos;
• Precisão: 0,001s;
• Medição ate 9,999s;
• 5 funções:

• F1 [medição do intervalo de tempo entre os sensores];
• F2[medição do intervalo de tempo entre a bobina e o primeiro sensor];
• F3 [medição do tempo de interrupção do sensor 1 e após o sensor 2] ;
• F4 [medição do intervalo de tempo entre 2 interruptores do sensor 1];
• F5 [medição do intervalo de tempo entre 3 interruptores do sensor 1];

• Tensão de alimentação 110/220 V com chave seletora;
• Possibilidade de conexão com o módulo remoto de displays;
• Entrada para 2 sensores e 1 chave liga/desliga;
• Botão de reset e botão para seleção de funções;

• 01 cabo de ligação conjugado;
• 01 cabo de ligação para chave liga/desliga com pino P10;

INTRODUÇÃO

Queda livre é o movimento de um corpo com aceleração praticamente constante que é atraído pela força gravitacional. Movimento esse que chamou a atenção de filósofos e cientistas de todos os tempos e lugares do planeta, alguns exemplos de filósofos que a estudaram e em tempos distintos são Aristóteles que viveu por volta do século IV a.C. , este que pensava que objetos de maior massa caíam mais rápido que objetos de menor massa e que a velocidade era proporcional à massa do objeto, durante vários séculos Aristóteles e seus seguidores acreditavam em tal afirmação e não tinham preocupação de verificar se ela estava correta.

Por volta do século XVII d.C. um físico e astrônomo italiano famoso chamado Galileu Galilei, descobriu que o que Aristóteles teria descoberto não era realmente o que acontecia na prática, ele que era considerado o pai da experimentação e que dizia que só depois de experimentos e comprovações poderia se afirmar algo, foi até a torre de pisa e por um método experimental abandonou ao mesmo tempo esferas de massas diferentes e verificou que elas chegavam ao chão ao mesmo instante de tempo. Soube assim que Aristóteles estava enganado e que o ar poderia ser o motivo de alguma influência nos resultados ao invés da massa como o mesmo acreditava.

Quando o ar é desprezado Galileu está correto e os objetos tendem a cair no mesmo instante e com a mesma aceleração, independentemente da sua forma ou do peso. O movimento descrito pelos corpos sofre ação da aceleração da gravidade que é a denominação para a aceleração constante de um corpo em queda livre. Onde seu módulo é denominado g.

O valor exato da gravidade varia muito de lugar para lugar, na superfície terrestre esse valor aproximado é de g = 9,8m/s² .

As equações matemáticas usadas para determinar esse movimento de queda livre são:      

              V = g‧t           d = g‧t²/2

PROCEDIMENTOS E RESULTADOS

[pic 2]

1. Montar o equipamento conforme esquema anterior
2. Fixar o eletroímã na haste de alumínio com escala milimetrada e presilha.
3. Ligar o eletroímã à fonte de tensão variável deixando em serie a chave liga/desliga.
4. Colocar a esfera de ø20mm em contato com o eletroímã e regular a tensão elétrica para que a esfera fique na iminência de cair.
5. Ajustar o sensor a 20 cm abaixo da esfera (prestar atenção no diâmetro da esfera e na posição em que a esfera em queda livre interrompe a contagem do tempo, ou seja, o cronômetro interrompe a contagem quando a esfera passar pelo centro do sensor). Medir com uma régua o primeiro deslocamento 20 cm.

Y = 0,200m

1. Ajustar as sapatas no tripé para que a haste de queda livre fique vertical.
2.  No cronômetro multifunções escolher a função F2 e zerar (reset). No cronômetro simples zerar (reset).
3. Desligar o eletroímã através da chave liga/desliga liberando a esfera e anotar na tabela o intervalo de tempo indicado pelo cronômetro.
4. Repetir os procedimentos acima para os deslocamentos de 30cm, 40cm, 50cm e 60cm.
5. Calcular a aceleração da gravidade e preencher a tabela.

Tabela 1

N°	Y0(m)	Y(m)	∆Y(m)	t(s)	g(m/s²)
1	0,000	0,200	0,200	0,202	9,803
2	0,000	0,300	0,300	0,249	9,677
3	0,000	0,400	0,400	0,287	9,712
4	0,000	0,500	0,500	0,320	9,766
5	0,000	0,600	0,600	0,352	9,685
				MÉDIA	9,729

g foi calculado pela fórmula g = 2∆h/t².

1. Calcular a velocidade final de cada percurso e preencher a tabela.

Tabela 2

t(s)	g(m/s²)	V0(m/s)	V(m/s)
0,202	9,729	0	1,965
0,249	9,729	0	2,423
0,287	9,729	0	2,792
0,320	9,729	0	3,113
0,352	9,729	0	3,425

V foi calculado pela fórmula V = g‧t.

1. Considerando a tolerância de erro admitida (5%), pode se afirmar que a aceleração da gravidade permaneceu constante?

Usando a formula (gmaior-gmenor)/gmaior temos :

(9,807-9,677)/9,807 = 0,0129 ou 1,29% e com esse resultado se pode