Queda Livre

INTRODUÇÃO

Se não houvesse a resistência do ar, todos os corpos, de qualquer peso ou forma, abandonados da mesma altura, nas proximidades da superfície da Terra, levariam o mesmo tempo para atingir o solo. Esse movimento é conhecido como queda livre. O movimento de queda livre é uniformemente acelerado. A trajetória é retilínea, vertical e a aceleração é a mesma para todos os corpos, a aceleração da gravidade, cujo valor é, aproximadamente, g=9,8 m/s2.

Obs.: Quando é feito vácuo no interior do tubo, a pluma e a pedra caem simultaneamente conforme a figura acima.

No movimento de queda livre, a trajetória é retilínea e a aceleração constante. Trata-se, portanto de um movimento retilíneo uniformemente variado (MRUV), e as funções que descrevem o movimento de queda livre são as mesmas que descrevem o MRUV, com a diferença que a queda livre ocorre sempre no eixo vertical vamos associar a variável correspondente a posição a variável y (que está associada ao eixo vertical das ordenadas).

Movimento Retilíneo Uniformemente Variado é caracterizado por uma aceleração constante e diferente de 0, variando assim a velocidade do corpo. A velocidade do corpo poderá aumentar ou diminuir. Quando o movimento for acelerado, a velocidade irá aumentar, quando o movimento for retardado sua velocidade irá diminuir.

Equações utilizadas;

Equação da função horária da posição;

S=So+Vot+at²

2

Aceleração da gravidade;

A(g)= (2.∆h)/∆t²

Coeficiente angular (A);

A= (n.(∑∆t^2. ∆h) - (∑▒〖∆t^2) . (∑∆h)〗)/(n.(∑Δt^4 ) - (∑∆t^2)²)

Coeficiente Linear (B);

B= (n.(∑∆h) . (∑▒〖∆t^4) - (∑∆t^2.∆h) .(∑∆t^2) 〗)/(n.(∑Δt^4 ) - (∑∆t^2)²)

Coeficiente de correlação;

R²= (⦋n.(∑∆t^2 . ∆h) - (∑▒〖∆t^2) . (∑∆h)⦌² 〗)/(⦋n.(∑Δt^4 ) - (∑∆t^2 )^2 ⦌ . ⦋n.(∑Δh^2 ) - (∑∆h)^2 ⦌ )

Para a velocidade. A equação de Torricelli;

V²=Vo²+ 2aΔS

Equação horária da velocidade;

V = Vo + at

MRU é o movimento que percorre espaços iguais em tempos iguais, diferentes de 0

A velocidade terminal é a velocidade máxima que pode ser atingida por um objeto que se move através de um fluido(gás ou líquido) quando está sujeito a uma determinada aceleração. À medida que a velocidade do objeto aumenta, aumenta também a intensidade das forças que resistem ao movimento. Atinge-se a velocidade terminal, quando asforças resistentes equilibrarem, exatamente, a força aplicada que originou a aceleração do objeto. A partir do momento em que a força resultante é nula, deixa de haver aceleração.

Por exemplo, um objeto que cai através do ar atingirá a velocidade terminal e deixará de acelerar sob a influência dagravidade, quando a resistência do ar igualar o peso do objeto.

Os paraquedas são projetados para aumentar a resistência do ar, de forma que a aceleração da pessoa ou objeto emqueda cesse mais rapidamente, limitando assim a velocidade terminal a um nível seguro.

Consideramos também as 3 Leis de Newton que consiste em;

O objeto mantém seu estado de movimento inalterado ao menos que uma força seja aplicada sobre.

A mudança é proporcional a força inicial. A força é um vetor, o que significa que tem módulo, direção e sentido.

Para cada ação existe uma reação igual, em sentido contrário, ou seja, as ações de dois corpos um sobre o outro são sempre iguais e se dirigem a partes contrárias

Objetivo

Estudar o movimento de um corpo em queda livre e a partir desse estudo, determinar entre outros parâmetros, o módulo da aceleração da gravidade local.

Esquema de montagem

1 esfera metálica

1 Cronômetro digital

1 dispositivo queda livre com régua milimétrica

2 sensores ópticos ou fotosensores

1 régua

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Com o arranjo experimental de queda livre montado sobre a bancada, nos familiarizamos com os componentes antes de qualquer coisa. Verificamos e ajustamos então, a correta posição dos fotosensores com uso de uma régua dada em milímetros, isso devido a diferença que a estrutura do sensor opõe sobre a régua do dispositivo queda livre.

O sensor de impacto ficou posicionado nas seguintes alturas: 445; 474; 493; 511; 528; 532; 541; 551; 591; 744 mm. Para o primeiro corpo de prova, a esfera metálica pequena, ajustamos o eletroímã para que a esfera estivesse na eminência de disparar o fotosensor, Após este passo, testamos o acionamento

dos fotosensores nos intervalos de tempo marcados pelo cronômetro digital; após esta verificação, demos início ao processo de queda, sendo repetido esse processo 10 vezes.

Os resultados obtidos foram dispostos numa tabela, onde também foi calculado a aceleração da gravidade de cada intervalo de (POSIÇÃO X TEMPO), e calculado a média dos intervalos, gerando um percentual de erro para esse método. Após esses procedimentos foi gerado um gráfico referente a 1º tabela.

Já na 2º tabela foi utilizado outro cálculo para