Queda livre

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA

CENTRO DE CIÊNCIAS, TECNOLOGIA E SAÚDE – CCTS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

CAMPUS VIII / ARARUNA - PB

DISCIPLINA: FÍSICA EXPERIMENTAL I

PROFESSOR: CÉSAR SOARES

TURMA: 01

Alunos: Daniel Costa da Silva – Matrícula: 131673068

           Francisco Ramon Rodrigues de Sousa – Matrícula: 131674021

QUEDA LIVRE

27 de maio de 2014

1. Introdução

        O movimento estudado nesse experimento é a queda livre, que é o movimento basicamente causado pela ação da gravidade. Acreditava-se, inicialmente, que se dois corpos fossem liberados de uma certa altura, o corpo de maior massa cairia mais rápido, já que se notava que um objeto chegava mais rapidamente ao chão que o outro. Essa afirmação foi contestada pelo cientista Galileu Galilei por volta do século XVII, ele afirmava que esse fenômeno ocorria pela resistência do ar e que se fossem liberados de uma mesma altura no vácuo eles chegariam no mesmo tempo ao solo.

        A partir dessa definição, nesse relatório vamos discutir o tempo da queda livre para diferentes alturas de uma esfera metálica desprezando a resistência do ar para a partir daí obter-se a gravidade no local.

2. Objetivos

1. Objetivo Geral

        Analisar e classificar um objeto em queda livre e estudar a aceleração da gravidade no local.

1. Objetivos Específicos

• Calcular a velocidade de uma esfera metálica em queda livre;
• Construir e analisar o gráfico de y=f(t) e v=f(t).

1. Fundamentação teórica

        A queda livre é um dos vários movimentos que podemos observar na natureza. Ele é um movimento que tem uma velocidade ascendente, ou seja, possui aceleração. Ao liberar um objeto de uma certa altura (h), observa-se que sua velocidade cresce ao passar do tempo.

        Esse movimento pode ser descrito pela equação do movimento uniformemente acelerado. Ele é uniformemente acelerado pois a aceleração (gravidade) é constante. Temos a equação do movimento uniformemente acelerado a seguir:

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        Sendo:

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        [pic 4]

        [pic 5]

        [pic 6]

        Nessa equação, tomamos como referencial o sentido do y positivo para baixo. Dessa forma, temos o valor de g positivo.

        Se o corpo parte do repouso e de um ponto inicial igual a 0, temos então a seguinte equação:

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        O movimento de queda livre se trata de um movimento retilíneo uniforme com aceleração constante (gravidade), então temos a equação horária da velocidade a seguir:

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        Se o movimento de queda livre for sempre orientado de cima para baixo, teremos sempre velocidade maior que zero e aceleração = +g.

4.Procedimentos experimentais

4.1-Materiais utilizados:

• Tripé de ferro com sapatas niveladoras;                    
• Cronômetro digital;
• Uma haste de alumínio com escala milimetrada;
• Eletroímã;
• Esfera de aço com diâmetros de 20 mm;
• Chave liga-desliga;
• Sensores fotoelétricos;
• Saquinho para contenção das esferas de aço;

4.2. Métodos:

        Sobre a orientação do professor Msc. Mário César Soares, no laboratório de física experimental da Universidade Estadual da Paraíba, mediu-se a velocidade de queda de uma esfera metálica variando as alturas, utilizando o aparato experimental (Fig. 1), para a partir dos resultados obtidos a partir desse experimento calcular-se a aceleração da gravidade, desprezando a resistência do ar.

        Primeiramente, mediu-se a distância entre os sensores ópticos e zerou-se o cronômetro multifuncional. Em seguida, posicionou-se a esfera metálica na bobina energizada e ao desligá-la, obteve-se o tempo de queda da esfera até aquela certa altura. As alturas utilizadas para realizar a medição do tempo foram 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm e 60 cm respectivamente.

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Figura 1 – Montagem experimental para verificação do movimento de queda livre

Disponível em: http://www.facip.ufu.br/sites/facip.ufu.br/files/Anexos/Bookpage/Anexos_fe1-4-queda-livre.pdf

        

5. Resultados e Discussão

        

        O experimento foi realizado com a intenção de determinar o valor da aceleração da gravidade com base no fenômeno de queda livre, e determinar a equação do deslocamento e da velocidade para a esfera em estudo . A partir do experimento obtemos os seguintes dados mostrados na tabela 1.

Tabela 1:Dados Obtidos com o experimento

Deslocamento	Tempo Obtido	Tempo Médio
(m)[pic 10]	(s)[pic 11]	(s)[pic 12]	(s)[pic 13]
0,200	0,199	0,198	0,198
0,300	0,248	0,247	0,247
0,400	0,286	0,286	0,286
0,500	0,322	0,322	0,322
0,600	0,354	0,354	0,354

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