Corpos em queda livre

Aprenda como é o movimento de corpos em queda livre no vácuo. Com resolução de exercícios. Tire suas dúvidas. Compartilhe!

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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