Qual é a força resultante que atua em um objeto que cai em queda livre?

Queda livre é um tipo de movimento que ocorre quando um corpo está sob influência de uma força. O corpo abandonado, a partir do repouso, se desloca verticalmente em uma trajetória orientada para baixo devido à ação da gravidade.

Próximo da superfície terrestre, a queda livre está sob influência da aceleração da gravidade (g), considerando desprezível a resistência do ar ou no vácuo.

Esse movimento é classificado como uniformemente acelerado. Isso significa dizer a aceleração é constante, pois a velocidade com que o corpo cai aumenta a uma taxa de aproximadamente 9,8 m/s em cada segundo.

O movimento oposto, ou seja, de lançamento para cima, é chamado de movimento uniformemente retardado e por causa do sentido a aceleração é considerada negativa.

Fórmulas de queda livre

Como vimos, a queda livre é um movimento uniformemente acelerado, pois a aceleração é constante em uma trajetória retilínea e vertical.

Ao lançar um corpo para baixo partindo do repouso, a velocidade inicial é nula (v0 = 0). Sob ação da gravidade (g), levará um tempo (t) para que percorra uma determinada distância (h). Sendo assim, a queda livre pode ser descrita pelas equações:

Cálculo da velocidade em queda livre:

Onde,

v é a velocidade, em metros por segundo (m/s)
g é a aceleração da gravidade, em metros por segundo ao quadrado (m/s2)
t é o intervalo de tempo, em segundos (s)

Cálculo da altura em queda livre:

A altura (h) é dada em metros (m).

Equação de Torricelli:

A equação de Torricelli é útil para calcular a velocidade de queda em problemas sem dados de tempo. Assim, podemos relacionar a altura (h) com a velocidade (v).

Vale lembrar que o valor de g é variável em função da altitude e latitude. Por exemplo, o valor 9,80665 m/s2 corresponde à aceleração normal da gravidade na latitude 45º e ao nível do mar. Entretanto, é comum aproximar o valor para 10 m/s2 em exercícios para facilitar os cálculos, já que perto da superfície é possível considerá-lo constante.

Gráficos de queda livre

Graficamente, a velocidade do movimento em relação ao tempo é expressa em uma reta ascendente e a variação da posição ao longo do tempo em uma parábola.

Exercícios sobre queda livre

Questão 1

Considerando que um corpo próximo da superfície terrestre, sujeita à aceleração da gravidade de 10 m/s2, é abandonado e depois de 2 segundos atinge o solo, de qual a altura o corpo sofreu queda livre?

a) 10 m
b) 15 m
c) 20 m
d) 30 m

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Alternativa correta: c) 20 m

Observe que o corpo foi abandonado, então a velocidade inicial é nula. O enunciado nos dá 2 dados, aceleração e tempo, para que a altura seja determinada. Sendo assim, podemos utilizar a equação horária da posição:

Portanto, um corpo abandonado de uma altura de 20 metros chega ao chão em 2 segundos.

Questão 2

Marta derrubou uma xícara que estava apoiada em um local. Sabendo que o objeto demorou 2 segundos para chegar ao chão, qual a velocidade adquirida pela xícara durante o movimento sabendo que aceleração da gravidade é 10 m/s2?

a) 30 m/s
b) 20 m/s
c) 15 m/s
d) 10 m/s

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Alternativa correta: ) 20 m/s

A velocidade no movimento de queda livre aumenta a uma taxa constante. Por isso, para determinar a velocidade que a xícara atinge o solo utilizamos a fórmula de velocidade, que relaciona a aceleração e o tempo.

V = g.t
V = 10 . 2
V = 20 m/s

Questão 3

Um corpo é abandonado ao solo em queda livre a uma velocidade de 30 m/s. Desprezando a resistência do ar e considerando a aceleração da gravidade 10 m/s2, quanto tempo durou o movimento?

a) 4,0 s
b) 1,0 s
c) 2,0 s
d) 3,0 s

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Alternativa correta: d) d) 3,0 s

Para calcular o tempo, utilizamos a fórmula de velocidade:

Portanto, em queda livre a uma velocidade de 30 m/s, o movimento durou 3 segundos.

Adquira mais conhecimento lendo os textos a seguir.

• Exercícios sobre queda livre
• Lançamento vertical
• Aceleração da gravidade
• Força gravitacional
• Movimento uniformemente variado
• Equação de Torricelli
• Velocidade relativa
• Lançamento Oblíquo

Índice:

1. Como calcular a velocidade da queda de um objeto?
2. O que faz um objeto cair?
3. Como calcular a velocidade de um corpo em queda livre?
4. Como calcular a força que um objeto cai?
5. Qual a aceleração da gravidade?
6. Qual a gravidade de um objeto?
7. Qual a magnitude da aceleração de um objeto?
8. Qual a aceleração da gravidade nas proximidades da Terra?

Como calcular a velocidade da queda de um objeto?

S = So + Vo. t ± (at²)/2, em que:

1. S — distância total percorrida após o lançamento, dada em metros;
2. So — distância inicial já percorrida, dada em metros;
3. Vo — velocidade inicial do objeto, dada em m/s;
4. t — tempo de movimento em segundos;
5. a — valor da aceleração em m/s².

O que faz um objeto cair?

Isso acontece por causa da força que puxa tudo em direção ao centro da Terra, chamada força da gravidade. Na realidade, esse fenômeno de atração existe entre todos corpos (corpo é como a Física chama de maneira geral todas as coisas, como objetos, seres vivos). ... A gravidade está em todas as partes do Universo.

Como calcular a velocidade de um corpo em queda livre?

Desse modo, pode-se utilizar a expressão H=gt22 H = g t 2 2 :

1. td=ts=v0g.
2. Hmax=gtd22.

Como calcular a força que um objeto cai?

Por exemplo, se um corpo de 1 kg cai de uma altura de 10 m e colide com um piso duro de concreto, parando depois de se deslocar 5 cm, resultará em uma força média F = 1.10. 10/0, N.

Qual a aceleração da gravidade?

• A aceleração da gravidade (ou aceleração gravitacional) consiste na intensidade que o campo gravitacional exerce sobre os objetos. O peso de um corpo é obtido multiplicando a massa pela aceleração da gravidade. O valor da aceleração da gravidade na Terra é padronizado, sendo 9,80 m/s². Gravidade dos planetas e do Sol

Qual a gravidade de um objeto?

• A gravidade atua sobre a massa de um objeto e quanto maior for a massa desse objeto, maior é a sua força gravitacional. Como a massa da Terra é superior à de uma pessoa, a pessoa é "atraída" para o seu centro, o que explica a razão dos objetos caírem. Cada objeto possui um centro de gravidade, ou seja, o ponto onde é exercida a força ...

Qual a magnitude da aceleração de um objeto?

• A magnitude da aceleração de um objeto, conforme descrito pela segunda lei de Newton, é o efeito combinado de duas causas: o saldo líquido de todas as forças externas agindo sobre aquele objeto - a magnitude é diretamente proporcional a essa força resultante resultante;

Qual a aceleração da gravidade nas proximidades da Terra?

• A aceleração da gravidade nas proximidades da superfície da Terra é de 9,80665 m/s 2 e esse valor normalmente é aproximado para 10 m/s 2 para facilitar os cálculos.

Como calcular força resultante em queda livre?

Como é a força resultante durante a queda?

Qual é o tipo de movimento de um objeto que está caindo em queda livre?

Qual é a fórmula para encontrar a força resultante?