Queda Livre

Objetivos

- Observar o movimento de queda livre e caracterizar o movimento retilíneo uniformemente acelerado sob a influência de um campo gravitacional.

- Determinar a aceleração da gravidade de um corpo próximo à superfície terrestre.

Introdução Teórica

Nesta experiência, você aplicará conceitos de deslocamento, velocidade e aceleração. É importante,

portanto, recordar os conceitos sobre velocidade média, aceleração e as características do movimento uniformemente variado.

O movimento que você vai estudar é o que denominamos de Queda Livre e a rigor só é verificado no vácuo. No entanto, quando pudermos desprezar os efeitos da resistência do ar, dependendo do corpo que cai, temos como boa aproximação, a queda livre. Se ainda pudermos desprezar a variação da aceleração da gravidade com a altura e o movimento de rotação da Terra, teremos um movimento uniformemente acelerado.

Há equações que permite determinar a aceleração gravitacional se conhecermos a altitude h e a latitude [pic] do local. Timoner apresenta a seguinte equação:

[pic] (1)

onde [pic] é fornecido em [pic], [pic] é medido em graus e [pic] em centímetros [pic]. Outra equação é apresentada por Hinrichsen:

[pic] (2)

onde [pic] é calculado em [pic], [pic] em graus e [pic] em metros [pic].

A Latitude e altitude da cidade de Serra (ES): Latitude: 20º07’ Sul, Altitude: 0 m. Dessa forma de acordo com a equação 2 temos g = (9,79 ± 0,01) m/s².

Materiais utilizados

01 painel (l) com escala milimetrada, mufas e manípulos M5.

01 bobina 24VCC (4) com fuso regulador, conexão polarizada e pinos de pressão;

01 aparador (10);

01 sensor fotoelétrico (7) com conexão miniDIN, manípulo fixador M5;

01 corpo de prova com dez bloqueios iguais (13);

01 cronômetro;

01 interruptor momentâneo com:

- controle çom interruptor On-Off;

-saída principal com bornes polarizados;

- saída auxiliar digital miniDIN-miniDIN para cronômetro digital com rolagem

de dados e interfaces Cidepe;

- uma fonte de alimentação para interruptor com:

- entrada automática LOA a24O VCA, 50/6A Il2,24 W, saída 24 VDC / 1 A;

- proteção contra curto-circuito;

- plugue de saída polarizado e cabo de força com plugue macho NBR 14136;

- cabo extensor miniDIN-miniDIN para conexão entre cronômetro digital com rolagem de dados e/ou interface:

Parte Experimental

A determinação da aceleração da gravidade pode ser determinada a partir da análise do movimento de um corpo em queda livre. Neste experimento desprezaremos a força de atrito do ar, o movimento de rotação da Terra e a variação da aceleração da gravidade com a altura.

[pic]

Figura 1 – Esquema do aparato experimental para o estudo do movimento de queda livre.

Metodologia:

-Ligue o cronômetro;

-Encoste o pino metálico do corpo de prova 1 na bobina e pressione a chave bobina no cronômetro (evite manter a bobina ligada por mais de 30 segundos);

-Realizar o procedimento anterior mais 4 vezes;

- Complete a Tabela 1 com os Δt transcorridos para cada linha base se deslocar até o nível y0.

Observação: O sensor utilizado é excitados sempre que seu feixe de luz é interrompido,logo, durante a quedado corpo de prova, o sensor será ativado 10 vezes, uma em cada linha base de cada máscara (linha inferior) localizada nas