O Rikey Manoel Alexandre Chaves - Queda Livre

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

FÍSICA EXPERIMENTAL BÁSICA

PRÁTICA 05 - QUEDA LIVRE

ALUNO: RIKEY MANOEL ALEXANDRE CHAVES

MATRÍCULA: 556006

CURSO: ENGENHARIA DE ALIMENTOS

TURMA: 01

PROFESSOR: MARCOS ANTÔNIO ARAÚJO SILVA

2023.1

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO………………….……………..……………………….…………….3

2. OBJETIVOS…………………………………..………….……….……….………….4

3. MATERIAIS E METODOLOGIA…………….………………….….……….4, 5, 6, 7

4. QUESTIONÁRIO……………………………………………..…………………7, 8, 9

5. CONCLUSÃO…………………………..…………………….……………..…….9, 10

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS……….………………………………….……10

1. INTRODUÇÃO

        A física é uma ciência exata que busca entender e explicar os fenômenos que ocorrem na natureza através da observação, experimentação e modelagem matemática. A física é essencial para o desenvolvimento de muitas tecnologias, desde o funcionamento dos celulares até a construção de aviões e satélites, um dos ramos da física responsável por estudar a queda livre é a mecânica. A queda livre é um movimento no qual um objeto é deixado cair no vácuo e só é influenciado pela gravidade. Para o astrofísico Neil deGrasse Tyson (1958), a queda livre é um exemplo da lei de ação e reação de Newton, onde a força da Terra na bola é igual e oposta à força da bola na Terra, ou seja, quando um objeto é solto, ele cai em direção à Terra devido à força gravitacional que age sobre ele. Sendo assim, o estudo de tal área é de suma importância, porque um exemplo simples de movimento em queda pode ser usado para explicar outros fenômenos relacionados à queda, como a trajetória de um projétil, devido a sua importância, a queda livre está em diversas situações do cotidiano.

      Durante o dia, um elevador começa a mover-se para baixo, a sensação de quem está dentro é semelhante à queda livre, isso porque o elevador está acelerando na direção oposta da gravidade. Em situações de aventura, como por exemplo o paraquedismo, os esportistas saem do avião em queda livre, antes de abrir o paraquedas, contrariamente ao elevador, a aceleração do paraquedista é constante, devido à gravidade, sua aceleração é igual a da gravidade (g = 9,8 m/s²). Outra utilidade da queda livre está diretamente ligada à medição de altura. Por exemplo, se soltarmos um objeto da altura de um edifício e medirmos o tempo que leva para atingir o chão, podemos usar as equações da queda livre para calcular a altura do edifício, evento este comprovado na questão 6 deste presente relatório.

Existem várias grandezas que são importantes no estudo da queda livre, sendo essas:

1. Altura inicial (y₀): É a altura inicial do objeto em relação à superfície do solo antes de ser solto.

2. Altura final (y): É a altura do objeto em relação à superfície do solo após cair durante um determinado período de tempo.

3. Tempo de queda (t): É o tempo que o objeto leva para cair da altura inicial até atingir a altura final.

4. Velocidade inicial (v₀): É a velocidade do objeto no momento em que é solto da altura inicial. Como o objeto está em repouso antes de ser solto, sua velocidade inicial é zero.

5. Velocidade final (v): É a velocidade do objeto quando atinge a altura final. A velocidade final depende da altura inicial, da altura final e do tempo de queda.

6. Aceleração da gravidade (g): É a aceleração que um objeto sofre devido à força da gravidade. Na Terra, a aceleração da gravidade é aproximadamente igual a 9,8 m/s².

À partir das grandezas citadas e desconsiderando a resistência do ar, temos as seguintes equações:

y = y0 + v0 × t + ½ g × t²

v = v0 + g × t

v2 = v02 + 2g (y - y0)

Considerando que a esfera utilizada possui (y0 = 0) e sabendo que ela parte do repouso (v0 = 0), temos as seguintes equações:

y = ½ g × t²

g = 2y/t²

v = 2y/t

1. OBJETIVOS

           A prática em questão realizada no Laboratório de Mecânica da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Campus do Pici possui como principal objetivo estudar o funcionamento da queda livre.

1. MATERIAIS E METODOLOGIA

3.1 INSTRUMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS

• Esfera de aço;
• Fita métrica;
• Base com haste;
• Disparador;
• Base/interruptor;
• Cronômetro eletrônico digital;
• Cabos (4)

3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

        Na prática em questão um cronômetro eletrônico digital (figura 1) foi utilizado para demarcar o intervalo de tempo no instante em que uma esfera é largada sobre uma determinada posição y (cm) e o momento que a mesma atinge uma base metálica localizada na parte inferior do equipamento. Com auxílio da fita métrica mediu-se 10 cm de altura para realizar a primeira aferição de tempo, é necessário subir a base metálica para que a esfera caia exatamente no centro da mesma. Com o equipamento devidamente regulado, o mesmo procedimento foi repetido mais 5 vezes, com as seguintes alturas, 20 cm, 30 cm, 50 cm, 70 cm e 90 cm. Os dados referentes ao experimento constam na tabela no tópico seguinte.