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
.....................
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
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
vassoura
de
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
2
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
g
2h
,
t2
(1)
onde t é o temo de queda desde a altura h.
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5. Realização
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
Tempo de queda
(cm)
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.
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