Relatório - Queda Livre

CENTRO UNIVERSITÁRIO INGÁ

ENGENHARIAS

PRÁTICA DE FÍSICA Nº 4: CORPOS EM QUEDA LIVRE.

Turma: Engenharias

Discente: 

MARINGÁ

INTRODUÇÃO:

        Neste contexto de queda livre é usual utilizar-se este termo para referir-se ao movimento de um corpo que cai, sujeito somente á força gravitacional terrestre, esse movimento se caracteriza pela aceleração constante que os corpos em queda livre apresentam nas proximidades da superfície terrestre.

Obtido em: www.coladaweb.com/fisica/mecanica/queda-livre

        Assim ao deixar um corpo cair próximo da terra, este corpo será atraído verticalmente para baixo. Desprezando-se a resistência do ar, todos os corpos, independentes de sua massa possuem a mesma aceleração de queda, que é conhecida como aceleração da gravidade e é representada por  →.

                                                                                                                              g

Obtido em: Manual do Laboratório (Física 1) GAIOTTO. Fernando José; pág. 57.

OBJETIVOS:

• Estudo do movimento de queda livre dos corpos desprezando a resistência do ar.
• Obter o valor experimental da aceleração da gravidade local por meio de corpos em queda livre.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:

        Ao desprezarmos a resistência do ar, para um corpo que cai de uma altura qualquer, pode-se dizer a única força que atua sobre ele é a força peso (w), responsável pela aceleração da gravidade. Assim, se o w for a única força que atua sobre um corpo, diz-se que ele está em queda livre.

        Como não será possível criar uma câmara de vácuo, adotaremos um corpo de forma apropriada (esférica), densidade considerável e percorrendo distâncias curtas durante a queda, assim teremos um sistema de queda livre aonde a resistência do ar pode ser desprezada. Para com regiões próximas á superfície da terra, g = 9,8 m/s².

Obtido em: Manual do Laboratório (Física 1) GAIOTTO. Fernando José; pág. 57.

        

        Estudando o movimento uniformemente acelerado, avaliamos os corpos que se movem com uma aceleração constante. Assim, se um corpo tem aceleração constante, a, sua aceleração média, em qualquer intervalo de tempo será a mesma, portanto:

am = Δv = a

Δt

        Se a velocidade inicial, vo, for dada no instante to = 0, e a velocidade final, v, no instante t, a partir da equação acima, tem-se:

a = v - vo = v - vo → v = vo+ at    (1)

                                                               t – 0        t                        

        Sabe-se que o deslocamento escalar Δx = x – xo no tempo to = 0 é:

Δx = vméd Δt = vmédt    (2)

        Quando a aceleração é constante, verifica-se que a velocidade varia linearmente com tempo e velocidade média é igual à média aritmética entre a velocidade inicial e final.

vméd = 1 (vo + v)    (3)

                                                                  2

        Substituindo a equação (3) em (2), obtém-se:

Δx = 1 (vo + v)t     (4)

                                                                             2

        Substituindo a equação (1) na equação (4), e desenvolvendo, tem-se:

Δx = 1 [vo + (vo + at)]t  →  Δx    

                                                                      2

                                                                              = vot + 1at²     (5)

                                                                                  2

        A equação (5) é aplicada para corpos em queda livre, pois próximos à superfície da terra a aceleração da gravidade é constante.

        

        O tempo pode ser eliminado das equações acima. Para isto basta isolar t na equação (1) e substituir a equação obtida e a equação (3) na equação (2). De forma a obter:

v² = vo² + 2aΔx     (6)

        A equação (6) é útil para calcular a velocidade de queda de um corpo, com aceleração constante, onde o tempo não é uma grandeza de interesse.