Relatório - Queda Livre

UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá[pic 1]

ICE - Instituto de Ciências Exatas

Departamento de Física e Química

FIS204 – Física I

Experimento 2

Queda Livre

Itajubá - MG

Agosto/2011

O presente relatório traz informações, resultados e cálculos relativos ao experimento realizado em laboratório, o qual consistia da simulação da queda livre de um objeto. Assim, ao final do experimento, o aluno estava apto a calcular valores da aceleração da gravidade e compreender melhor o fenômeno físico abordado.

1. INTRODUÇÃO        

O movimento de corpos em queda livre está constantemente presente no cotidiano de todas as pessoas – ao se derrubar um objeto, por exemplo. Trata-se do exemplo mais palpável de movimento uniformemente variado, ou seja, sua aceleração é (aproximadamente) constante. Inicialmente, acreditava-se que tal movimento tinha uma velocidade proporcional ao peso do objeto. Entretanto, Galileu postulou que tal afirmação era falsa, fato comprovado futuramente durante simulações de queda livre no vácuo. Isso ocorre devido ao fato de que todos os corpos na superfície terrestre estão submetidos a uma aceleração – a denominada aceleração da gravidade – conseqüência do campo gravitacional da Terra, que apresenta uma grande concentração de massa.

        Próximo à superfície da Terra, g apresenta o valor de aproximadamente 9,8 m/s² - sendo que tal valor pode-se apresentar positivo ou negativo, dependendo do referencial que se toma, sendo que o mais comum é considerá-lo negativo, ou seja, que a origem encontra-se na superfície. Dois fatores que apresentam influência sobre o valor de tal aceleração são a altitude a latitude.

        As equações que regem tal movimento são as mesmas do movimento uniformemente variado – com as diferenças de o eixo ser o y e não o x e também a passa a ser g. Tem-se então:

S = S0 + V0t + ½ gt² e V = V0 +gt

        Só que, tomando a superfície como origem, tem-se:

S = S0 + V0t - ½ gt² e V = V0 –gt.

        Utilizando tais fórmulas, é possível, através de experimento, realizar uma análise sobre o valor da gravidade e sobre as variações do mesmo.

1. Objetivos

        O objetivo do experimento em questão estava em realizar cálculos para a obtenção do valor da gravidade e realizar um estudo de tal tipo de movimento, através de simulações. Assim, é possível comparar a teoria com o que se tem na prática.

1. Procedimento Experimental

1. Materiais

        Para a realização do experimento, foram necessários:

Aparato de queda livre – o qual consistia de um equipamento com uma esfera colocada entre duas esperas (uma fixa e outra móvel) sendo liberada por um mecanismo disparador (que inicia também a contagem automática do tempo).

Cronômetro digital – marca AZEHEB, com faixa nominal de 0 até 9999s, menor incremento digital de 0,001s e erro de 0,0005s.

Paquímetro – marca DIGIMESS, com faixa nominal de 0 até 150mm, menor divisor de 0,02mm, menor incremento digital de 0,01mm e erro de 0,005mm. Utilizado para medir a esfera do experimento.

1. Métodos

Para a realização do experimento, primeiro foi calibrado a distância entre as portas do cronômetro. Cada porta tinha uma distância aproximada de 15cm (há erro de posicionamento).

Após a calibração, a esfera era colocada perto do eletroímã ativado. O eletroímã era desligado, liberando a esfera em queda livre, sendo que o tempo entre cada porta era marcado pelo cronômetro. O procedimento repetiu-se 10 vezes.

1. Resultados e discussões

Abaixo há a tabela que mostra cada tempo em cada repetição, sendo que o erro é de ± 0,0005s.

PASSAGEM
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
T1	0,127	0,126	0,127	0,127	0,128	0,129	0,127	0,127	0,127	0,127
T2	0,186	0,185	0,186	0,186	0,186	0,186	0,186	0,186	0,186	0,186
T3	0,231	0,231	0,231	0,231	0,232	0,233	0,235	0,231	0,231	0,231
T4	0,270	0,269	0,270	0,270	0,270	0,271	0,269	0,270	0,270	0,270

Abaixo, utilizando a média dos tempos, está o gráfico relacionando a distância com seu tempo em cada passagem:

[pic 2]

Figura 1 - Gráfico espaço (em cm, eixo y) x tempo (em cm, eixo x)

A equação ajustada através do uso de um programa para plotagem de gráficos foi:

S(t) = 713,1870 t² + 32,2711 t - 0,6506049