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Relatório de Experimento de Queda Livre: Análise da Aceleração Gravitacional - Prof. Mestr, Esquemas de Relatórios e Produção

Este relatório detalha um experimento de queda livre realizado em um laboratório de física, com o objetivo de determinar a aceleração gravitacional local. O experimento envolveu a medição do tempo de queda de uma esfera de aço em diferentes alturas, utilizando tanto métodos manuais como um equipamento de queda livre. Os resultados obtidos foram analisados para calcular a velocidade média e a aceleração gravitacional, levando em consideração os erros inerentes a cada método de medição. O relatório também discute as limitações do experimento e a influência de fatores como o atrito do ar e a variação da gravidade com a altitude.

Tipologia: Esquemas

2024

Compartilhado em 07/09/2024

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renato-silva-i3q 🇧🇷

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COORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA
Disciplina: Laboratório de Física I
Professor Dr.: Laffert Gomes Ferreira da Silva
3º Período
Data da entrega: 06/09/2024
Acadêmicos: Davi Lemos Vasconcellos, Edson de Sousa Lauriano, Elvis Santos,
Glauco da Silva Junior, Renato Ribeiro Mendes da Silva
Relatório sobre o Experimento de Queda Livre
1. INTRODUÇÃO
Chama-se queda livre ao movimento de um corpo sob a influência exclusiva da
aceleração da gravidade. Estudos e experimentos demonstram que a velocidade de
um corpo em queda livre, independentemente de seu peso, aumenta de forma
constante a cada segundo. Esse aumento é de 9,81 m/s². Qualquer objeto solto de
uma certa altura \(h\) em relação ao solo experimenta a aceleração gravitacional da
Terra. Vale destacar que a aceleração da gravidade não é fixa; ela varia em função
da latitude, tanto em módulo quanto em direção e sentido.
Já o processo de linearização refere-se à transformação de uma curva em uma reta,
estabelecendo uma relação entre duas variáveis que obedeça à equação de uma reta,
permitindo a determinação dos coeficientes angular e linear. Analisar uma reta é
geralmente mais simples do que estudar uma curva, e a linearização facilita a
compreensão das leis físicas que regem os dados experimentais.
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COORDENAÇÃO DO CURSO DE LICENCIATURA EM FÍSICA

Disciplina: Laboratório de Física I Professor Dr.: Laffert Gomes Ferreira da Silva 3 º Período Data da entrega: 06/09/ Acadêmicos: Davi Lemos Vasconcellos, Edson de Sousa Lauriano, Elvis Santos, Glauco da Silva Junior, Renato Ribeiro Mendes da Silva Relatório sobre o Experimento de Queda Livre

  1. INTRODUÇÃO Chama-se queda livre ao movimento de um corpo sob a influência exclusiva da aceleração da gravidade. Estudos e experimentos demonstram que a velocidade de um corpo em queda livre, independentemente de seu peso, aumenta de forma constante a cada segundo. Esse aumento é de 9,81 m/s². Qualquer objeto solto de uma certa altura (h) em relação ao solo experimenta a aceleração gravitacional da Terra. Vale destacar que a aceleração da gravidade não é fixa; ela varia em função da latitude, tanto em módulo quanto em direção e sentido. Já o processo de linearização refere-se à transformação de uma curva em uma reta, estabelecendo uma relação entre duas variáveis que obedeça à equação de uma reta, permitindo a determinação dos coeficientes angular e linear. Analisar uma reta é geralmente mais simples do que estudar uma curva, e a linearização facilita a compreensão das leis físicas que regem os dados experimentais.

2. MATERIAIS

Os materiais utilizados:

  • Tripé de ferro com sapatas niveladoras
  • Haste de alumínio com escala
  • Cronômetro digital
  • Sensores
  • Eletroímã
  • Esfera de aço
  • Chave liga-desliga
  • Saquinho para contenção APLICAÇÕES DO EXPERIMENTO Para a realização deste experimento, foram inicialmente medidos os tempos de queda da esfera. Para isso, quatro sensores foram posicionados em diferentes pontos, conectados individualmente a um cronômetro digital. A esfera metálica foi solta a partir de um ponto logo acima da posição zero, o que fazia com que ela já tivesse uma pequena velocidade ao passar pelo primeiro sensor, registrando o tempo. Foram realizadas três medições em cada posição para minimizar erros aleatórios, e, em seguida, calculou-se a média dos valores obtidos. Com base nesses dados, as velocidades médias foram calculadas para cada variação de posição, conforme mostrado na tabela a seguir.

METODOLOGIA Na execução do experimento em que os dados foram obtidos manualmente foram utilizado dois corpos de massas e formas diferentes, já na execução do experimento utilizando o equipamento de medição foi utilizado duas esferas de diâmetros e massas diferentes. As formulas que foram tomadas como princípio de estudo para se alcançar os resultados desejados através dos dados coletadas durante a realização do experimento, foram: 𝒀 = 𝒚𝟎 + 𝒗𝟎𝒕 + 𝟏 𝟐 𝒈𝒕 𝟐 Foi a equação utilizada para acharmos a gravidade (g) local, a partir dos conceitos seguidos por Galileu. Como o ponto de liberação do corpo é zero e a velocidade inicial também é zero, teremos apenas: 𝒀 = 𝟏 𝟐 𝒈𝒕² (2) As medidas foram feitas manualmente com a esfera de aço e o retângulo de madeira. Medimos o tempo com um cronômetro de celular e a altura que o corpo foi abandonado, com uma trena. Calculamos também uma margem de erro mostrado anteriormente nas descrições e também nas tabelas, pois os dados obtidos apresentam erros humanos e dos próprios equipamentos, nos dando um resultado com precisão razoável. O experimento feito com equipamento de queda livre foi realizado medidas com duas esferas de massas e diâmetros diferentes utilizando um equipamento especifico para a experiência (o equipamento de queda livre), mostrado anteriormente na figura 2. Este equipamento dispõe de sensores e cronômetro, medindo automaticamente o tempo de queda da esfera, assim adquirindo resultados mais precisos CONSIDERAÇÕES FINAIS A principal característica do movimento de queda livre é a aceleração gravitacional que o corpo adquire durante o movimento. A partir dos resultados obtidos, foi possível determinar o

valor da gravidade local utilizando as equações adequadas, assim como calcular a velocidade do objeto. Ao analisar os dados, concluímos que o uso do equipamento eletrônico para medir o tempo de queda reduziu significativamente a margem de erro em comparação com as medições manuais. Fatores como erros do cronômetro, o tempo de reação ao acionar o dispositivo e a percepção visual do objeto em queda podem afetar a precisão dos resultados quando o procedimento é feito manualmente. Esses fatores tornam difícil obter valores exatos da gravidade apenas com medições manuais. Embora esperássemos que a aceleração medida fosse idêntica à definida teoricamente, na prática, a presença de atrito com o ar, limitações dos equipamentos e erros humanos, somados à variação da gravidade com a altitude e a localização do experimento, tornam impossível obter resultados completamente precisos. No entanto, os resultados foram satisfatórios, apesar das diversas variáveis de erro que influenciaram o experimento. REFERENCIAS E LIVROS :

  1. Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentos da Física - Volume 1: Mecânica. LTC Editora
    1. Serway, R. A., & Jewett Jr., J. W. (2008). Princípios de Física: Mecânica Clássica. Bookman Editora.
    1. Taylor, B. (2015). "Horizontal Motion and Projectile Motion." The Physics Teacher, 53(8), 464- 466
    1. Martín, L. J., & Martínez, E. (2006). "Horizontal Movement Patterns of Animals: A Review." Journal of Animal Ecology, 75(3), 543 - 55