Experimento de queda livre

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QUEDA LIVRE





OBJETIVO



Observação do movimento de queda livre e caracterização do movimento retilíneo acelerado sob a influência de um campo gravitacional. Determinação da aceleração da gravidade de um corpo próximo à superfície da terra.




INTRODUÇÃO




Desde os tempos mais remotos o homem estuda  os movimentos que ocorrem na natureza, e dentretodos sempre houve grande interesse pelo movimento de queda dos corpos quando são abandonados próximos à superfície da Terra. Se abandonarmos uma pedra de uma determinada altura, percebemos que seu movimento é acelerado, caso lancemos essa mesma pedra de baixo para cima percebemos que o movimento é retardado. Durante muito tempo esses movimentos foram objetos de estudo dosestudiosos. 

Porvolta de 300 anos antes de Cristo, existiu um filósofo grego chamado Aristóteles que acreditava que se abandonássemos dois corpos de massas diferentes, de uma mesma altura, o corpo mais pesado tocaria o solo primeiro, ou seja, o tempo de queda desses corpos seriam diferentes. Essa crença perdurou por muitos anos sem que ninguém procurasse verificar se realmente o que o filósofo dizia era mesmoverdade. 

Por volta do século XVII, o físico Galileu Galilei, ao introduzir o método experimental, chegou à conclusão de que quando dois corpos de massas diferentes, desprezando a resistência do ar, são abandonados da mesma altura, ambos alcançam o solo no mesmo instante. 

Conta a história que Galileu foi até o topo da Torre de Pisa, na Itália, e de lá realizou experimentos paracomprovar sua afirmativa sobre o movimento de queda dos corpos. Ele abandonou várias esferas de massas diferentes e percebeu que elas atingiam o solo no mesmo instante. Mesmo após as evidências de suas experiências, muitos dos seguidores de Aristóteles não se convenceram, e Galileu foi alvo de perseguições em razão de suas ideias revolucionárias. 

É importante deixar claro que a afirmativa deGalileu só é válida para queda de corpos que estão no vácuo, ou seja, livre da resistência do ar ou no ar e com resistência desprezível. Dessa forma, o movimento é denominado queda livre.

A queda livre é o movimento de um corpo que, partindo do repouso e desprezando a resistência do ar, está sujeito, apenas à interação da gravidade.

Experiências pouco cuidadosas podem dar aimpressão de que a aceleração varia com a massa dos corpos; por exemplo, uma folha de papel amassada e outra aberta podem cair em tempos diferentes: isto ocorre devido à resistência do ar. Os antigos gregos acreditavam firmemente que isto se devia às propriedades intrínsecas dos corpos (quanto mais pesado o corpo, maior a sua velocidade de queda).

O exemplo mais comum de movimento comaceleração (aproximadamente) constante é o de um corpo que cai ao solo. Quando um corpo cai no vácuo, de forma que a resistência do ar não afete seu movimento (Fig. 1), comprovamos um fato notável: todos os corpos, quaisquer que sejam seus tamanhos, formas ou composição caem com a mesma aceleração no mesmo local próximo da superfície da Terra. Esta aceleração, indicada pela letra g, é denominada aceleraçãoda gravidade (g). Embora essa aceleração dependa da distância ao centro da Terra, se a distância de queda for pequena em comparação com o raio da Terra (6400 km), poderemos supor a aceleração constante durante a queda.

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Fig 1. – Corpos de massas diferentes soltos num mesmo local, livres da resistência do ar.

A quedalivre de um corpo solto em repouso é um exemplo de movimento retilíneo uniformemente variado. Este foi um dos problemas analisados por Galileu que desvendou pela primeira vez, de modo correto, como ocorre a queda livre dos corpos, quando soltos próximos à superfície da Terra. Desprezando a ação do ar, ele concluiu que:
 “Todos os corpos soltos num mesmo local, livres da resistência do...
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