Professor Luís Gonçalves

A.L. 1.1 – QUEDA LIVRE Física-Química A

11º Ano A, A1, B

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Dois atletas com pesos diferentes, em queda livre, experimentam ou não a mesma aceleração?

OBJECTIVOS

Distinguir força, velocidade e aceleração.

Reconhecer que, numa queda livre, corpos com massas diferentes experimentam a mesma aceleração.

Explicar que os efeitos da 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.

INFORMAÇÕES

A queda livre é o movimento de um corpo que, partindo do repouso, está sujeito apenas à interacção gravítica.

A única força que actua sobre o corpo é a força gravitacional.

O corpo, próximo da superfície da Terra, move-se, na vertical, com movimento rectilíneo uniformemente

acelerado. Qualquer corpo em queda livre, independentemente da sua massa, move-se com aceleração

constante. A aceleração do movimento é a aceleração gravítica (g), cujo valor depende do local onde o corpo é

abandonado. Em zonas próximas da superfície terrestre, o seu valor-padrão é cerca de 9,8 m.s-2

É possível determinar, experimentalmente, o valor da aceleração gravítica utilizando processos diferentes.

Um dos processos consiste em abandonar um corpo de uma determinada altura, por exemplo, uma bola. À

medida que a bola se move, na vertical, passa através de células fotoeléctricas que estão ligadas a um

digitímetro.

O valor da aceleração gravítica pode ser calculado através da definição de aceleração média:

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MATERIAL

2 células fotoeléctricas,

Suporte universal,

Digitímetro,

Garra,

3 nozes,

Balança,

Craveira,

Esfera,

Tubo de plástico.

Incerteza associada às medições com a craveira: _________________

Incerteza associada às medições com o digitímetro: _________________

PROCEDIMENTO

1. Faça a montagem experimental esquematizada na figura.

Respeite as marcas indicadas no suporte universal. O tubo

deverá estar verticalmente alinhado com as células

fotoeléctricas.

2. Meça o diâmetro da esfera com uma craveira. Registe a

sensibilidade da craveira. Registe correctamente o valor do

diâmetro.

3. Pese a esfera. Registe a sensibilidade da balança. Registe a

massa correctamente.

4. Ligue a célula fotoeléctrica mais alta ao digitímetro.

Seleccione o digitímetro na posição adequada. Coloque o ecrã

do digitímetro a zeros.

5. Deixe cair a esfera pelo tubo. Registe o tempo de passagem da esfera pela fotocélula superior, Δt1

6. Coloque o digitímetro a zeros e repita o passo anterior mais duas vezes.

7. Desligue a célula fotoeléctrica mais alta e ligue a mais baixa ao digitímetro. Coloque o ecrã do

digitímetro a zeros.

8. Deixe cair a esfera pelo tubo. Registe o tempo de passagem da esfera pela fotocélula inferior, Δt2

9. Coloque o digitímetro a zeros e repita o passo anterior mais duas vezes.

10. Ligue as duas fotocélulas ao digitímetro. Seleccione o digitímetro na posição adequada .

11. Deixe cair a esfera pelo tubo. Registe o tempo que a esfera demora entre as duas células Δttotal

12. Repita o passo anterior mais duas vezes.

13. Solicite a outro grupo informações relativas a uma esfera com massa diferente da utilizada.

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REGISTOS DE RESULTADOS E OBSERVAÇÕES

Esfera Massa, m

[kg]

Diâmetro, x

[m] Δt1

[s]

Δt2

[s]

Δttotal

[s]

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TRATAMENTO DOS RESULTADOS

1. Complete a tabela que se segue calculando as velocidades de passagem por cada uma das fotocélulas, a

aceleração gravítica e o erro percentual associado ao valor experimental δ % (considere g= 9,8 m.s-2 )

Esfera Média Δt1

[s] v1 = Δx/Δt1

[m.s-1] Média Δt2

[s] v2 = Δx/Δt2

[m.s-1] Média Δttotal

[s] a = (v2 – v1)

Δttotal δ %

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2. Que erros experimentais influenciam mais a exactidão dos resultados obtidos.

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3. Será correcto considerar como velocidades instantâneas as velocidades médias calculadas? Porquê.

4. Explique o significado da expressão “um corpo em queda livre” e indique se a queda das esferas pode ser

considerada uma “queda livre”

5. Responda à questão-problema: “Dois atletas com «pesos» diferentes, em queda livre, experimentam ou não

a mesma aceleração?”

6. Considerando o material disponível elabore um procedimento experimental que lhe permitisse relacionar o

valor da aceleração da gravidade com a altura da queda.

7. Que conclusão estaria à espera de obter na questão 6.