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    Al1 1 correccao Al1 1 correccao Document Transcript

    • Física e Química A 11ºAno AL.1.1. – Queda Livre - Correcção Ano lectivo: 2010/2011 Questões pré-laboratoriais1. + yFr = P (=) m*a = m* g (=) a=g. O vector aceleração e velocidade têm o mesmo sentido (de cima para baixo), porisso, o movimento é rectilíneo uniformemente acelerado.2. As esferas simulam as pessoas. Por isso, se o objectivo é determinar a aceleração de queda livre de pessoas com massas diferentes, devem utilizar-se esferas do mesmo material, mas com massas diferentes, ou seja, com diâmetros diferentes.3. Para obter o valor de g, experimentalmente, deve-se proceder do seguinte modo:Usar duas células fotoeléctricas, afastadas de uma certa distância e, ligadas a um cronómetro digital.Largar uma esfera de vidro ou de metal, sempre da mesma posição inicial, situada imediatamente acima da 1ªcélula, de modo a se poder considerar nula a velocidade com que a esfera passa nessa célula (v0 = 0).Determinar o tempo que a esfera demora a passar na 2ª célula (ligar apenas esta célula ao digitímetro).O tempo registado no digitímetro (função Tc1) é o tempo de interrupção do feixe de luz que atravessa a célula,por isso, é necessário medir o diâmetro da esfera, pois este corresponde à distância que interrompe o feixe.Como este intervalo de tempo é muito pequeno pode-se considerar a velocidade instantânea ( vf), pois esta épraticamente constante nesse pequeno intervalo de tempo. dPara calcular vf usa-se a expressão: vf  , tSendo d, o diâmetro da esfera, e Δt o intervalo de tempo dado pelo digitímetro.A aceleração da gravidade, g, é dada pela seguinte expressão: v vf  v 0g=a= = t tquedasendo Δt o intervalo de tempo que a esfera demora a percorrer a distância entre as duas células. Este valor é Página 1
    • dado pelo digitímetro na função Tc2, quando as duas células estão ligadas ao digitímetro. Execução da actividade experimental4.4.1. Esquema de montagem e respectiva legendagem4.2. Registo de dados  Dados: Massas das esferas: A – 20,12 g B – 5,89 g Diâmetro da esfera: A – 25,2 mm B – 16,4 mm Velocidade inicial:0 ms-1  Tabela ∆t (célula de baixo) __ ∆t (entre a 1ª e a 2ª __Ensaio Diâmetro da ∆t (s) célula) ∆t (s) esfera (m) ∆t1 (s) ∆t2 (s) ∆t3 (s) ∆t1 (s) ∆t2 (s) ∆t3 (s) A 0,0252 0,011 0,010 0,011 0,011 0,216 0,224 0,209 0,216 B 0,0164 0,008 0,007 0,007 0,007 0,224 0,201 0,227 0,217 Parte IV – Questões pós-laboratoriais Página 2
    • d 0,02525. Esfera A: vf    2,29ms 1 t 0,011 vf  v0 2,29  0 a   10,6ms 2 tqueda 0,216 Esfera B d 0,0164 vf    2,34ms 1 t 0,007 vf  v0 2,34  0 a   10,8ms 2 tqueda 0,2176. A aceleração não depende dos pontos da trajectória escolhidos. Teoricamente a aceleração adquirida pelo corpo é a aceleração da gravidade, pois o corpo está sujeito apenas à acção da força gravítica. O valor obtido experimentalmente deveria ser sempre o mesmo. Na prática, obtêm-se valores diferentes para a aceleração, mas que se devem a erros experimentais. gexA  g 10,6  9,87. %ErA = x100  x100  8,2% g 9,8 gexB  g 10,9  9,8 %ErB= x100  x100  11,2% g 9,88. A determinação experimental não foi exacta pois cometeram-se vários erros experimentais, inerentes ao protocolo e aparelhos de medição. Os erros experimentais que mais influenciam a exactidão do resultado obtido são: - a proximidade das células: quanto mais próximas estiverem menores serão os intervalos de tempo medidos, e, por isso, menor será a precisão da medida (o digitímetro deveria ter uma maior sensibilidade, pois o intervalo de tempo, tem por vezes, valores com apenas um algarismo significativo, facto que leva a um grande erro); Mas por outro lado, é mais fácil acertar com a queda vertical da esfera quando as células estão próximas. - Também se pode considerar como factor causador de erro o facto, das esferas tocarem, por vezes, nas células, ou não caírem exactamente na vertical. - O tempo que a esfera bloqueia a célula não corresponde necessariamente a um diâmetro da esfera, pois esta pode bloquear o feixe de luz com um menor comprimento, depende como a esfera passa pela célula; - ao deixar-se cair a esfera, ela pode eventualmente ter já alguma velocidade inicial, por muito cuidado ao largá-la. Página 3
    • 9. Comparando os valores obtidos para as duas massas pode-se concluir que a aceleração da gravidade não depende da massa do corpo, já que os valores são muito próximos um do outro. Assim, dois atletas com pesos diferentes, em queda livre, experimentam a mesma aceleração. Teoricamente também se pode comprovar essa situação: MT x mA MT x mA Fr= Fg (=) mA x a = G 2 => a = G d d2 Pode-se cortar em ambos os lados da equação, a mA (massa do atleta), verificando-se que a aceleração da gravidade não depende da massa do corpo que se encontra à superfície do planeta. MT a=g = G d210. Não, depende da massa de um planeta e do raio desse planeta. MP g= G . rP2 Mas é aproximadamente constante de planeta para planeta (digo aproximadamente porque os planetas não são exactamente esféricos). Na Terra o valor médio para g é 9,8 ms-2, variando ligeiramente com a: -latitude, pois a Terra é achatada nos pólos, sendo g no equador menor que nos pólos, pois a distância a centro da Terra é maior. - Altitude - para altitudes elevadas, g tem menor valor, pois a distância ao centro da Terra é maior. Página 4