Queda livre
TÍTULO: QUEDA LIVRE
Física – Ensino Fundamental Final
TEMÁTICA: “Todos os corpos caem livremente com a mesma aceleração”
ROTEIRO DA PRÁTICA: Em grupo (máximo 4 alunos)
1. Denomina-se queda livre o movimento de subida ou descida que os corpos realizam no vácuo ou quando desprezamos a resistência do ar.
a) Pegue a sua borracha e uma folha de papel e largue as duas de uma mesma altura ao mesmo tempo.
Quem chegou primeiro?
b) Agora amasse bem a folha de papel e repita o experimento. E agora houve muita diferença de tempo entre as quedas ou os dois objetos caíram praticamente juntos?
c) Pegue outros dois materiais diferentes, uma pedra e uma caneta por exemplo, repita o experimento. E agora, houve muita diferença de tempo entre as quedas destes corpos?
Obs. 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.
2. A queda livre ocorre sempre no eixo vertical e como a aceleração da gravidade é orientada verticalmente para baixo (sentido oposto ao sentido positivo do eixo que atribuímos no nosso sistema de referência), terá seu valor sempre negativo. g= (-)
Velocidade em Relação ao tempo: V=g.t
Posição em Relação ao tempo: h=g.t²/2 (h= altura ou distância percorrida pelo objeto)
OBS: Para facilitar enormemente os cálculos adotaremos o valor aproximado de 10m/s² para a aceleração da gravidade terrestre próxima da superfície do planeta.
a) Um objeto cai do alto de um edifício, gastando 7s na queda. Calcular com que velocidade atinge o solo (g=10 m/s2).
b) Uma menina, na margem de um rio, deixa cair uma pedra que demora 5s para chegar à superfície da água. Sendo a aceleração local da gravidade igual a g=10 m/s², determine a distância percorrida pela pedra.
c) Num planeta fictício, a aceleração da gravidade vale g=25 m/s². Um corpo é abandonado de certa altura e leva 7s para chegar ao solo. Qual sua velocidade no instante que chega ao solo?
d) Supondo um valor para a gravidade de 10 m/s², após 1 s de queda livre, qual é a velocidade atingida por uma pedra? E 2 s depois?
3. Leia com atenção para realizar esta prática.
MATERIAL UTILIZADO
a. Mangueira plástica transparente;
b. 2 réguas de 30cm cada,
c. Rolhas para fechar a mangueira ou pedaço de borracha de tamanho do diâmetro da mangueira,
d. 2 pedaços de arame fino,
e. Detergente colorido e de boa viscosidade,
f. Cronometro ou relógio digital para marcar os segundos,
g. Lápis, borracha e papel milimetrado (optativo).
MODO DE FAZER
· Estique a mangueira e prenda suas extremidades na régua, com os fios de arame: passe o arame pela mangueira e amarre atrás da régua. Tampe uma das extremidades da mangueira com a rolha e coloque o detergente em seu interior, procurando deixar uma pequena bola de ar: tampe a outra extremidade com a segunda rolha.
· Segure a mangueira e a régua na posição vertical. A bolha deve ficar na parte superior da mangueira, que corresponde ao início da régua. Um aluno deve se posicionar com o cronometro. Outro aluno ao lado da régua vai acompanhar o movimento da bolha. Um terceiro aluno, com lápis e papel vai anotar o tempo e a posição da bolha. O aluno com a régua deve colocá-la inclinada sobre uma mesa, apoiada em alguns cadernos, com a bolha na parte mais baixa.
· Assim que a régua for apoiada e a bolha começar a subir pela mangueira, o cronometro deve ser acionado, começando a marcar o tempo. A cada 5s (ou tempo menor dependendo da velocidade da bolha) o aluno que acompanha o movimento da bolha diz a posição de la na régua. O terceiro aluno anota o tempo e a posição correspondente a esse instante.
a) Faça uma tabela com o instante do tempo e a posição da bolha em cada instante.
b) A partir dos dados da tabela, escolha uma escala adequada, construa, em papel milimetrado, um gráfico da posição da bolha em função do tempo.
c) Em seguida, calcule a velocidade média da bolha e diga qual o tipo de movimento que ela realiza.