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Físico-Química - 11º ano Relatório: Queda Livre
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Autor: Ana Luísa Fernandes Escola Secundária Jaime Moniz Data de Publicação: 30/12/2006 Ver posição deste trabalho no ranking N.º de páginas visitadas neste site (desde 15/10/2006): Statcounter SE TENS TRABALHOS COM BOAS CLASSIFICAÇÕES ENVIA-NOS (DE PREFERÊNCIA EM WORD) PARA notapositiva@sapo.pt POIS SÓ ASSIM O NOSSO SITE PODERÁ CRESCER. |
Relatório: Queda Livre
Questão “Dois atletas com pesos diferentes, em queda livre, experimentam ou não a mesma aceleração?”
Objectivos Com a realização desta actividade pretende-se: § Distinguir força, velocidade e aceleração; § Reconhecer que, numa queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração; § Explicar que os efeitos de resistência do ar ou de impulsão podem originar acelerações de queda diferentes; § Determinar, a partir das medições efectuadas, o valor da aceleração da gravidade e compará-lo com o valor tabelado; § Determinar, a partir das medições efectuadas o valor da velocidade imediatamente antes de atingir o solo; § Determinar o tempo de queda do corpo.
Introdução Teórica A queda livre é o movimento de um corpo que, partindo do repouso e desprezando a resistência do ar, está sujeito, apenas à interacção gravítica. Foi Galileu quem observou que, desprezando a resistência do ar, todos os corpos soltos num mesmo local caem com uma mesma aceleração, quaisquer que sejam suas massas. Essa aceleração é denominada aceleração gravítica (), sendo que a única força que actua sobre o corpo é a força gravítica ( ). Os corpos apenas sujeitos à força gravítica chamam-se graves e dizem-se em queda livre, independentemente do facto de estarem a cair ou a subir.
Características do vector (): • Direcção: vertical • Sentido: de cima para baixo • Valor: depende da latitude, da altitude e do planeta. À superfície da Terra o seu valor médio é de 9.8 m/s2.
Dedução do valor de : Deduzir o valor da aceleração da gravidade, a partir da Lei da Gravitação Universal, para uma distância da ordem de grandeza do raio da Terra e comparar com o valor determinado experimentalmente. A Lei da Gravitação Universal permite escrever, para um corpo próximo da superfície da Terra.
Sendo que d é dado pela expressão:
Como h é muito menor do que o RT, podemos usar a expressão aproximada:
Aplicando a 2º Lei de Newton (Fr=m.a), podemos escrever:
Simplificando, podemos escrever a expressão para a aceleração da gravidade:
Substituindo, obtêm-se:
Conclusão Todos os objectos em queda livre, próximo da superfície da Terra e não sujeito à resistência do ar, caem com a mesma aceleração porque o valor de g não depende da massa do grave.
Actividade Experimental
Material: • Esferas com diferentes massas (m1 e m2) • Digitimetro • Sensor de pressão • Suporte • Fita métrica
Procedimento Experimental:
Parte I
Mediu-se o tempo de queda livre para uma dada esfera, variando a altura (h) em relação ao sensor de pressão.
Registo de resultados experimentais:
Nota: m1>m2 Tratamento de resultados:
Condições inicias: y=0 m e v0=0 m/s
A) Determinação do valor de g a partir das medições efectuadas para m1
A1) Cálculo da incerteza relativa
B) Determinação do valor de g a partir das medições efectuadas para m2
B1) Cálculo da incerteza relativa
Conclusão A aceleração da gravidade para um corpo em queda livre, próximo da superfície da Terra, não depende da altura (h) a que se encontra em relação a um nível de referência, pois, a partir dos cálculos efectuados foi possível verificar que o resultado obtido experimentalmente para o valor de g em h=0,3m e h=0,5m é muito próximo do valor tabelado que foi deduzido a partir da Lei da Gravitação Universal e da 2ª Lei de Newton, sendo a incerteza relativa muita pequena.
Parte II Mediu-se o tempo de queda livre para duas esferas com diferentes massas mantendo a altura de queda constante em relação ao sensor de pressão.
Registo de resultados experimentais:
Tratamento de resultados:
C) Determinação do valor de g a partir das medições efectuadas para m2
C1) Cálculo da incerteza relativa
Conclusão A aceleração da gravidade de um corpo em queda livre, próximo da superfície da Terra, não depende da massa do corpo, pois, a partir dos cálculos efectuados em B) e C) foi possível verificar que o resultado obtido experimentalmente para o valor de g em corpos de massas diferentes (m1 e m2) é muito próximo do valor tabelado (g=10,13 m/s2 para m1; g=9,64 m/s2 para m2).
D) Cálculo da velocidade imediatamente antes de atingir o solo
Para h=0,3m
Para h=0,5m
Conclusões Finais Neste trabalho, concluímos que o valor da aceleração da gravidade (g) é independente da massa do corpo em queda livre e para lugares próximos da superfície da Terra (onde a resistência do ar é desprezada), assim como da altura a que ele se encontra. Os resultados obtidos experimentalmente para o valor de g não são exactos visto não ser possível desprezar a resistência do ar e pelo facto da medição da altura (h) não ser precisa.
Bibliografia Livros: Ventura, Graça; Fiolhais, Manuel; Fiolhais, Carlos; Paiva, João; Ferreira, António José. (2005). 11 F – Física A – Bloco 2 11º ano; Texto Editores; Lisboa. Sites: http://pt.wikipedia.org/wiki/Queda_livre
Ana Luísa Fernandes |
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