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A lei dos corpos em queda diz que todos os corpos caem com aceleração constante, uma vez que o efeito da aceleração gravitacional, ou seja, da gravidade em todos os corpos, à mesma altura, é igual. Esta lei só é observada no vácuo, pois como o tamanho e a forma geométrica dos corpos é diferente, no ar o corpo que oferece menos resistência atinge o solo primeiro. Um exemplo frequentemente usado nos livros para exemplificar esta lei consiste em colocar num tubo em vácuo uma pedra e uma pena e observar que ambos caem à mesma velocidade.
Experimento feito na Lua em 1971, pelo astronauta David Scott, em homenagem a Galileu. Na ocasião o astronauta soltou simultaneamente um martelo e uma pena em um ambiente sem ar.
Esta lei foi descoberta por Galileu Galilei, foi revistada por Isaac Newton e com Albert Einstein foi criada a Teoria Mecânica do Cosmo.
Galileu observou que uma esfera rolando por um plano inclinado percorria uma distância 4 vezes maior em 2 segundos do que em 1 segundo. Ele assim provou que a distância percorrida a partir do repouso variava com o quadrado do tempo.
Hoje em dia, muita gente conhece as leis da queda dos corpos e as acha naturais. Há quase quatro séculos, porém, os cientistas ficaram chocados quando Galileu declarou que o peso não deveria ter qualquer influência na velocidade de queda.[1]
Dois mil anos antes, o filósofo grego Aristóteles tinha afirmado que uma pedra com o dobro do peso de outra cairia duas vezes mais depressa que esta última. Os outros professores da Universidade de Pisa, onde Galileu lecionava, mantinham que como Aristóteles era sábio e bom, ninguém devia duvidar dos seus ensinamentos.
Galileu insistiu calorosamente em que os homens deveriam acreditar no que viam. Segundo reza a lenda, porém em versão não confirmada, Galileu[1] teria convencido os professores a acompanhar suas experiências, levando-os à torre inclinada de Pisa, local em que deixou cair uma grande pedra junto com outra pequena do balcão mais alto da torre.
Elas chegaram juntas ao solo "o seu impacto soou como o toque de finados da autoridade pela fama, em Física". Desde então nós aprendemos a nos apoiar cada vez mais na experiência e a fazer experiências para descobrir a verdade. A experiência de Galileu marca o nascimento da Física moderna.
Resumo[editar | editar código-fonte]
Velocidade média é a distância percorrida dividida pelo tempo, ou seja, é a variação do espaço total percorrido pela variação do tempo.
Aceleração é o acréscimo de velocidade dividido pelo tempo; é expressa em metros por segundo ao quadrado.
Quando um corpo se acelera a partir do repouso, a distância percorrida varia com o quadrado do tempo.
Para encontrar a distância percorrida por um corpo que se acelera a partir do repouso, determine a velocidade média e multiplique pelo tempo.
No vácuo quase todos os corpos caem com igual aceleração (9,8 metros por segundo ao quadrado). Um corpo partindo do repouso cai 4,9 metros no primeiro segundo.
Referências
- ↑ a b «Os Dez Mais Belos Experimentos da Física». UFRGS. Consultado em 16 de setembro de 2014
Em nossos estudos de Física vimos que em se tratando de vácuo, todos os objetos largados da mesma altura e ao mesmo tempo possuem a mesma velocidade de queda e chegam juntos ao solo independentemente das massas dos objetos, de seus formatos ou de sua composição. A figura acima nos mostra dois objetos (corpos) de massas diferentes soltos de uma mesma altura e caindo no vácuo.
Nesse caso (queda no vácuo), a única força que atua sobre cada um dos corpos é a força peso e, por ser a única, ela passa a ser a força resultante do sistema. Dessa forma, para cada corpo, a aceleração de queda é dada por:
corpo 1: R1= P1 ⇒ Ma1= Mg ⇒ a1=g
corpo 2: R2= P2 ⇒ ma2= mg ⇒ a2=g
Podemos afirmar também que a aceleração com que os corpos caem é a mesma, independente de suas massas, e que esta aceleração nada mais é do que a própria aceleração da gravidade. Agora vamos pensar na possibilidade de dois corpos que se movem no ar. Nesse caso, além da força peso, os corpos estão sujeitos à outra força, ou seja, os corpos se sujeitam a uma força contrária ao seu movimento. Essa força de oposição, na Física, é considerada uma força de resistência do ar, ou, simplesmente, resistência do ar (Rar).
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Dentre outros fatores, a força de resistência do ar depende da velocidade do corpo em relação ao meio em que ele está inserido. Dessa forma, para um corpo abandonado em queda livre no ar, observamos que:
- no início do movimento, a resistência do ar é nula pelo fato de a velocidade inicial ser zero.
- a velocidade do corpo aumenta e a força de resistência do ar também aumenta, porém a intensidade da força peso permanece a mesma, ou seja, permanece constante.
- dependendo da altura de queda, a intensidade da resistência do ar pode igualar-se à intensidade da força peso. Quando isso acontece, a força resultante é nula e o corpo passa a se movimentar com uma velocidade constante, chamada de velocidade terminal.
Tratando-se de corpos ou objetos em altas velocidades, como, por exemplo, aviões, paraquedistas em queda livre com seus paraquedas fechados, etc., a intensidade da força de resistência pode ser determinada através da seguinte relação:
Nessa expressão, observamos que a intensidade da resistência do ar é:
- diretamente proporcional à densidade (d) do ar
- diretamente proporcional à área frontal (A) do corpo
- diretamente proporcional ao
coeficiente de arrasto aerodinâmico do corpo (C)
- diretamente proporcional ao quadrado da velocidade