Queda Livre

Ao soltarmos uma folha de caderno dobrada ao meio e um caderno da mesma altura, observamos que o caderno, por ser mais pesado, chega primeiro ao solo. Sabemos que isso acontece porque a resistência do ar exerce uma ação sobre os corpos e, sendo o caderno o corpo com maior massa, este chega primeiro ao solo.

Quando um corpo se movimenta sujeito apenas à aceleração gravitacional, desprezando qualquer tipo de resistência, dizemos que este corpo está em queda livre. Logo, queda livre é um movimento que só existe no vácuo, pois, só assim, não temos a resistência do ar.


Esta é mais uma bela ilustração do grande Tainan Rocha.

Mas, você já tentou colocar a folha de caderno dobrada ao meio em cima do caderno e soltou o conjunto simulando uma queda livre? Se você ainda não tentou, tente agora mesmo!

Para a surpresa de muitos os dois caem ao mesmo tempo. Isso acontece porque colocando a folha em cima do caderno, estamos retirando praticamente toda a resistência do ar que antes atrapalhava o movimento da folha. E, assim, os dois corpos estão sujeitos a mesma aceleração.

Todos os corpos, abandonados ou lançados para cima, são atraídos pela Terra por uma aceleração chamada aceleração da gravidade ou aceleração gravitacional (g). Para a aceleração gravitacional, utilizamos g = 9,8 m/s² que pode ser aproximado para g = 10 m/s².

Considerando g constante, temos o movimento de queda livre um exemplo de movimento uniformemente variado. Para resolver os exercícios de queda livre podemos utilizar as seguintes equações:

S = S₀ + V₀.t + a. t² / 2 (equação horária dos espaços)
V = V₀ + a. t (equação horária da velocidade)
V² = V0² + 2.a.∆S (equação de Torricelli)

Vamos estudar um exemplo de queda livre:

Um corpo é lançado do solo verticalmente para cima com velocidade inicial de 20m/s. Desprezando-se os atritos com o ar e admitindo-se a aceleração da gravidade igual a 10 m/s², calcule:

a) o tempo gasto pelo corpo para atingir o ponto mais alto da trajetória.
b) a altura máxima atingida pelo corpo.

Resolução

a) quando o corpo chega ao ponto mais alto da trajetória ele pára. Logo, sua velocidade é igual a zero neste instante. Considerando o sentido da trajetória para cima, temos:

g = 10 m/s²;
V₀ = 20 m/s
V = 0

V = V₀ + a. t
0 = 20 – 10.t
10.t = 20
t = 20/10
t = 2s (o tempo gasto pelo corpo para atingir o ponto mais alto da trajetória)

b) no instante 2s o corpo atingi sua altura máxima, logo:

S = S₀ + V₀.t + a. t² / 2

S = 0 + 20.2 - 10. 2² / 2
S = 40 – 20
S = 20 m (altura máxima)

No blog SEMCIÊNCIA encontrei um vídeo bem legal sobre queda, mas neste a resistência do ar é bem importante: Como fazer um ovo voar?



Para saber mais, leia:

Trajetória direção e sentido
Tempo e variação de tempo
Variação de espaço e distância
Cinemátira e Cinemática escalar
Exercício Cinemática
Velocidade Média e Instantânea
Movimento Uniforme
Aceleração Média e Instantânea
Velocidade positiva e negativa
Movimento Uniformemente Variado

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