Queda livre dos corpos
Quando abandonamos um objeto de uma certa altura, podemos verificar que ao cair, sua velocidade cresce, ou seja, o seu movimento e acelerado. Se lançarmos o objeto para cima, sua velocidade diminui gradualmente até se anular no ponto mais alto, ou seja, o movimento de subida é retardado.
Aristóteles e a queda dos corpos
Aristóteles, aproximadamente 300 anos antes de Cristo afirmava que abandonando corpos leves e pesados de uma mesma altura, seus tempos de queda não seriam iguais. Os corpos mais pesados alcançariam o solo antes dos mais leves. E isso perdurou por quase dois mil anos até que o físico Galileu Galilei, no século XVII fizesse um estudo mais minucioso do movimento da queda dos corpos.
Galileu e a queda dos corpos
Galileu é considerado o responsável por introduzir o método experimental na física, mostrando que qualquer afirmativa relacionada com um fenômeno deveria estar fundamentada em experiências e em observações cuidadosas. Por isso muitas das afirmações de Galileu entraram em choque com os ensinamentos de Aristóteles. Uma de suas conclusões foi a de que, abandonando de uma mesma altura, um corpo leve e um corpo pesado caem simultaneamente, atingindo o chão no mesmo instante.
Contam que Galileu fez seus experimentos do alto da torre de Pisa, soltando várias esferas de pesos diferentes, que atingiam o chão simultaneamente. Apesar de provar suas afirmações muitos dos seguidores do pensamento Aristotélico não se deixaram convencer e Galileu foi alvo de perseguições por pregar ideias consideradas revolucionárias.
Por que alguns corpos caem com maior velocidade
Como você pode observar se deixarmos cair uma pedra e uma pena da mesma altura a pedra cai mais rápido do que a pena. Mas por que isso ocorre? Por conta da resistência do ar e essa resistência exerce um efeito muito maior sobre a pena do que sobre a pedra.
Se deixarmos a pedra e a pena dentro de um tubo no qual se retirou todo o ar veremos que caem simultaneamente como afirmava Galileu. Ambientes sem ar são chamados de vácuo. Então, a afirmativa de Galileu era válida apenas para corpos em queda no vácuo.
Mas, observe que a resistência do ar retarda sensivelmente alguns corpos como uma pena, uma folha de papel ou um algodão, enquanto que para um pedaço de madeira ou esferas de metal a queda, mesmo com a resistência do ar, ocorre, praticamente como se estivessem no vácuo e abandonados de uma mesma altura caem simultaneamente como se estivessem no vácuo, como afirmava Galileu.
Como a gravidade afeta a queda dos corpos?
Mesmo naquela época Galileu conseguiu verificar que a queda dos corpos é em movimento uniformemente acelerado, isto é, durante a queda o corpo cai com aceleração constante. Esta é a aceleração da gravidade normalmente representada pela letra g que tem o valor de \(9,8 m/s^{2}\), isto é, quando um corpo esta em queda livre sua velocidade aumenta de 9,8 m/s em cada 1s.
Se o corpo for lançado para cima sua velocidade diminui de 9,8 m/s em cada 1s.
Quais são as equações da queda livre?
Como o movimento de queda livre é uniformemente acelerado podemos aplicar as equações usadas no estudo do movimento uniformemente acelerado. Basta trocarmos o \(a\) pelo \(g\).
\(d = v_{0}t + \frac{1}{2}at^{2}\) e \(v = v_{0} + at\) e \(v^{2} = v_{0}^{2} + 2ad\)
Se o movimento for acelerado a será positiva e se o movimento for retardado a aceleração será negativa.
Exercício 1
Um corpo é lançado verticalmente para cima com uma velocidade inicial \(v_{0} = 30 m/s\). Considere \(g = 10 m/s^{2}\) e despreze a resistência do ar.
Referencias:
LUZ, Antônio Máximo Ribeiro da. ÁLVARES, Beatriz Alvarenga. Fisíca: ensino médio. São Paulo: Scipione, 2006.
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