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Laboratório de Física I - EAD- UESC 2011

Equipe: 1. Nome: ......................................................................................................

2. Nome: ......................................................................................................

3. Nome: ......................................................................................................

Pólo: ....................................................................................................

Data:....................................................................................................

Experiência dois: QUEDA LIVRE

Relatório Programado: Guia para tomada e análise de dados Prazo: 1 semana

Visto

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1. Introdução

O presente experimento pertence ao estudo realizado pelo grupo de ensino de Física do

Depto de Física da UNESP, Campus de Baurú, para o projeto “Experimentos de Física

para o ensino médio e fundamental com materiais do dia-a-dia.” [1].

Nesta experiência serão realizado o experimento de Quedas iguais: Todos os objetos na

superfície da Terra sofrem uma atração em direção ao centro da Terra. Eles possuem a

mesma aceleração de queda, chamada de aceleração gravitacional, ou simplesmente

gravidade g. Sem considerar o atrito da atmosfera, todos os objetos ganham a mesma

velocidade com a mesma aceleração g. Assim, com velocidades iguais, deveriam chegar

juntos ao solo, se soltos ao mesmo tempo, da mesma altura. Com dois objetos idênticos,

com a mesma distância em relação ao solo, observaremos que eles apresentam uma queda

ao mesmo tempo. Usando os conceitos de conservação da energia ou movimento retilíneo

acelerado é possível obter um valor para a aceleração da gravidade.

2. Objetivos

O objetivo do experimento é mostrar que dois objetos de formas iguais, quando soltos de

uma mesma altura, levam o mesmo tempo para tocar o solo, independentemente de suas

massas. Uma medida da constante gravitacional g poderá ser estimada com este sistema.

3. Preparação (3.0)

Usando a Ref.[1] temos que:

“Idéia do Experimento

Apesar das pessoas terem a concepção espontânea de que objetos mais pesados caem

mais rápidos com relação aos mais leves, se soltos de uma mesma altura, através deste

experimento mostraremos que isso não é verdade. Variando as massas de dois objetos

iguais, os quais por serem idênticos apresentam o mesmo grau de resistência ao movimento

através do ar, verificamos que eles chegam ao solo ao mesmo tempo, independentemente

de suas massas. Na realidade, o atrito com o ar é o responsável pelo fato de que objetos

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diferentes tenham diferentes tempos de queda. E a forma do objeto é que determina quanto

atrito vai existir quando ele for movimentado através do ar. Assim, por exemplo, duas

folhas iguais de mesmo material (portanto, de mesma massa) possuem tempos de quedas

completamente diferentes se uma delas for amassada em forma de uma bolinha.

A idéia é a de permitir que, dois objetos idênticos, com a mesma distância em relação ao

solo, iniciem uma queda ao mesmo tempo. Então, mesmo variando as massas dos objetos,

poderemos observar se ele tem o mesmo tempo de queda ou não. O experimento consiste

em girar um pedaço de cabo de vassoura, com duas garrafas idênticas presas por dois

pedaços de barbante iguais; em cada extremidade livre dos barbantes, é feito um laço e

encaixado a cada prego fixo no cabo a certa distância.

O que se pode observar neste experimento é um único som produzido pelo choque das

garrafas com o solo, para qualquer quantidade de massa em cada garrafa. Conclui-se, que

dois objetos de formas iguais, quando soltos de uma mesma altura, tocam o solo ao mesmo

tempo, independentemente de suas massas.

Tabela do Material

Item Observações

Garrafas

Plásticas Que sejam idênticas.

Pregos Dê preferência aos pregos pequenos e sem cabeça (para melhor

deslizamento do barbante).

Barbante Para cada garrafa utilize aproximadamente 30 cm.

Água

Cabo de

vassoura Corte o cabo de vassoura ao meio.

Montagem

Fixe os pregos no cabo de vassoura de modo que fiquem alinhados.

Amarre o barbante na tampa da garrafa e com a outra extremidade faça um laço e

coloque no prego.

Repita o procedimento para a outra garrafa, deixando o mesmo comprimento de

barbante.

Coloque certa quantidade de água em uma das garrafas e o dobro na outra.

Levante o cabo de vassoura, horizontalmente, até certa altura.

Gire o cabo de vassoura fazendo com que as garrafas se desprendam ao mesmo

tempo.

Faça com as garrafas vazias ou com a mesma quantidade de água.

Comentários

Se o experimento falhar verifique os seguintes aspectos: os tamanhos do barbante

de cada garrafa devem ser iguais; os pregos devem estar alinhados e com o mesmo

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relevo (referente à sua altura); o giro do cabo de vassoura no momento de soltar as

garrafas deve ser rápido; observe se a altura entre o fundo das garrafas e o solo são

iguais; para realizar o experimento para diferentes massas é aconselhável que uma

das garrafas esteja completa de líquido e a outra esteja com aproximadamente a

metade do conteúdo da outra.

Esquema Geral de Montagem

Projeto Experimentos de Física com Materiais do Dia-a-Dia - UNESP/Bauru”

4. Fundamentação teórica

Na primeira parte da experiência foi comprovado que dois

objetos de formas iguais, quando soltos de uma mesma

altura, tocam o solo ao mesmo tempo, independentemente

de suas massas. Na segunda parte da experiência

realizaremos medições para determinar o valor de g.

Nosso sistema físico está constituído por uma garrafa de

massa m, que se encontra numa posição inicial h. Usando as

equações de movimento retilíneo acelerado ou pela

conservação da energia mecânica, sem considerar o atrito

do ar, temos que a constante g pode-se escrever como

,2

2t

hg (1)

onde t é o temo de queda desde a altura h.

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5. Preparação

Trata-se de medidas direitas de comprimento e tempo. Usaremos o Sistema Internacional

de Unidades (S.I.) para as medidas. Os alunos deveram prover uma trena para medir as

distância h e um cronômetro para medir o tempo t.

Serão realizados 5 quedas da massa (duas massas m1 e m2) medindo em cada uma delas a

dupla (t,h) para duas medidas de h diferentes.

(2,0) Resuma na Tabela 1.1, os valores obtidos para (t,h ) das massas m1 e m2.

Tabela 1

# h

(cm)

Tempo de queda

t (s)

1 2 3 4 5 Média

m1 h1=

h2=

m2 h1=

h2=

(3,0) Determine o valor de g para as massas m1 e m2 da Tabela 1. Anote os valores na

Tabela 2. Utilize propagação de erros para estimar a incerteza gth.

Tabela 2

Massa (gr) gth gth g

m1

m2

(2.0) Usando as medições efetuadas, escreva um relatório similar ao produzido na

disciplina de Física I (em pdf e no máximo 3 páginas).

O mesmo deverá conter:

Introdução com fundamentação teórica;

Materiais e Procedimento experimental;

Resultados e Análises;

Conclusões;

Bibliografia.

No relatório deverão conter no mínimo as respostas aos seguintes itens:

a) Explicite as fórmulas utilizadas na propagação de erros no gth.

b) Deduza a equação (1) usando cinemática e também por conservação da energia.

c) Que vocês podem concluir das comparações realizadas na Tabela 2?

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6. Sugestão

Montem os seus experimentos em casa e testem, como mostrada na vídeo-aula, para

não perderem muito tempo montando o experimento na aula. As alturas h deve estar

entre 1 e 2 metros. Com este valor de altura, obtivemos o valor da constante g com

uma incerteza relativa do 30-40%.

7. Referências bibliográficas

1] Experimentos de física para o ensino médio e fundamental com Materiais do dia-a-dia,

Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Campus de Baurú, UNESP,

http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/; "Experimentos de Física para o Ensino

Médio com materiais do dia-a-dia", Welber Gianini Quirino e F.C. Lavarda.

[2] Teoria de erros: Conceitos básicos e aplicações, A.R. Samana e D. Sande, EAD,

UESC, Ilhéus-BA, 2010.