Usuário:Ana.gambale

Relatório Queda Livre

RESUMO

O presente relatório descreve as práticas realizadas na matéria de Laboratório de mecânica I, que tem como objetivo o estudo do movimento de Queda livre, por meio de experimento realizado utilizando um painel de queda de corpos.

INTRODUÇAO

As características do movimento de queda livre foram objeto de estudo desde os tempos remotos. O grande filósofo Aristóteles (384-322 a.C.) acreditava que havia uma dependência entre o tempo de queda dos corpos com a massa dos mesmos. Essa crença perdurou durante quase dois mil anos, sem que houvesse uma investigação de sua veracidade através de medidas experimentais, cujo agravante seria a grande influência dominante do pensamento aristotélico em várias áreas do conhecimento. No entanto, Galileu Galilei (1564-1642 d.C.) que é considerado o introdutor do método experimental na Física, reforçando a ideia de que qualquer afirmativa a cerca das leis da física deveriam estar embasada em medidas experimentais e observações cuidadosas, chegou à conclusão de que um corpo “leve” e um “pesado”, abandonados de uma mesma altura, caem simultaneamente, atingindo o chão ao mesmo instante. Em outras palavras, desprezando a resistência do ar, os corpos caem com a mesma aceleração independentemente de sua massa. O movimento de queda livre dos corpos próximos à superfície da Terra pode ser descrito pela equação para um movimento uniformemente acelerado. Para que possamos determinar a aceleração da gravidade em queda livre é necessário utilizar algumas equações:

$V=V_{y0}-gt$
$Y=Y_{0}+V_{y0}.t-({\frac {g}{2}}).t^{2}$

OBJETIVOS

• Estudar o movimento de um corpo em queda livre
• Determinar a aceleração da gravidade pelo estudo do movimento de queda livre.

Materiais Utilizados

• Aparelho de medida do tempo de queda: uma coluna que traça o trajeto do objeto que será

abandonado em seu topo. Na parte inferior há um compartimento onde o objeto cai.

Arquivo:Aparelhoquedalivre.jpg

Cronômetro: utilizado para determinação do tempo decorrido entre a origem da trajetória e os pontos determinados, durante o movimento, e digital com uma porta fotoelétrica.

• Sensores: As fotocélulas são sensores, nos quais quando o objeto intercepta o feixe de laser,

a contagem do cronometro, que se inicia automaticamente no disparo, e interrompida determinando assim o tempo na casa de milissegundos.

• Trena Graduada: Utilizada na obtenção dos valores referentes as distâncias entre dois

pontos, como o espaço entre as fotocélulas e comprimento total do sistema. Graduada em centímetros, estava acoplada ao aparelho.

• Esfera de metal.

Procedimento Experimental

Para realizar esse experimento, primeiramente foram contados os tempos de queda da bolinha. Para isso, havia quatro sensores, cada em uma posição, que foram conectados ao cronômetro digital, um por vez, quando a esfera de metal era abandonada do topo do objeto, um pouco acima da posição zero (o que fazia com que ela passasse pela posição inicial já com uma pequena velocidade), e passava pelo sensor, marcando o tempo do movimento. Foram feitas três medidas para cada posição estudada, para que os erros aleatórios fossem reduzidos, e calculada uma média entre os três valores encontrados. Após isso, foram calculadas as velocidades médias para cada variação de posição medida. Assim como mostra a tabela abaixo:

TABELA

A partir dessa tabela foi construído o seguinte gráfico de velocidade média x tempo:

GRÁFICO

A reta obtida no gráfico serviu de base para calcular o coeficiente angular, que representa a aceleração do movimento, que, no experimento de queda livre, que tende a se aproximar de 9,8 m/s². O valor obtido foi 6,6. Em seguida foi construído um gráfico de posição x tempo. A curva obtida nesse gráfico foi uma parábola. Isso acontece pois a inclinação desse gráfico representa a velocidade média. Como o movimento de queda livre é uniformemente variado, observamos a velocidade aumentando uniformemente, fazendo com que, no gráfico, a inclinação seja cada vez maior, formando a parábola.

GRÁFICO 2

Por último, o terceiro gráfico construído era de posição x tempo ao quadrado. Esse gráfico foi construído para que fosse obtida uma reta no gráfico de posição do movimento. Assim, ao calcular o coeficiente angular da curva apresentada descobrimos o coeficiente angular da equação de segundo grau que rege o movimento retilíneo uniformemente variado.

TABELA 2
GRÁFICO 3

O valor obtido através do cálculo do coeficiente angular do gráfico acima foi 5,55. Se analisarmos a fórmula da posição do movimento de queda livre, sabemos que o coeficiente angular da equação é a aceleração do objeto, ou seja, o valor da gravidade.

 $Y=Y_{0}+V_{y0}.t-({\frac {g}{2}}).t^{2}$

Portanto, o valor achado nesse gráfico deveria se aproximar de 9,8 (valor da gravidade). Os dois coeficientes angular obtidos nesse experimento se aproximam um do outro, porém se aproximam pouco do valor esperado, devido a diversos fatores que provocam interferência, mas que são comuns em experimentos feitos no laboratório de física.