Queda livre
Solte dois objetos da mesma altura e compare. Ligue e desligue o ar, troque de planeta e veja nos gráficos o que muda.
ABola de ferro
BPena
Velocidade × tempo
Altura × tempo
Aceleração × tempo
Caderno de medidas
Cada queda concluída vira uma linha. O tempo teórico no vácuo é t = √(2h/g).
| Objeto | Local | Ar | Altura | Tempo de queda | Vel. ao tocar o chão | Tempo no vácuo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ainda sem medidas. Clique em Soltar. | ||||||
Roteiro de experimentos
Galileu no vácuo
Bola de ferro e pena, sem ar, de 50 m. Antes de soltar, aposte: qual chega primeiro?
O ar entra em cena
Os mesmos objetos, agora com ar. Compare os tempos com a linha anterior no caderno.
Papel liso × papel amassado
A mesma folha (mesma massa), mudando só a área. O que decide a corrida?
Martelo e pena na Lua
Em 1971, o astronauta David Scott soltou um martelo e uma pena na Lua, de cerca de 1,6 m. Repita aqui.
Velocidade terminal
Paraquedista em queda livre e com o paraquedas aberto, de 300 m. Observe o gráfico de velocidade ficar horizontal.
Desafio
Teoria: queda livre e resistência do ar
Sem ar, a única força sobre o objeto é o peso. Pela 2ª lei de Newton, a = P/m = mg/m = g: a massa se cancela, e todos os corpos caem com a mesma aceleração.
Com ar, aparece a força de arrasto, contrária ao movimento e que cresce com o quadrado da velocidade:
- ρ é a densidade do ar (≈ 1,2 kg/m³ na Terra, ao nível do mar);
- Cd é o coeficiente de arrasto, que depende da forma;
- A é a área que o objeto “mostra” ao ar.
A força de arrasto não depende da massa, mas o seu efeito sim: ela é dividida por m. Por isso objetos leves e largos (pena, folha aberta) sentem muito mais o ar.
Conforme a velocidade aumenta, o arrasto cresce até igualar o peso. A partir daí a força resultante é zero, a aceleração é zero e a velocidade fica constante: é a velocidade terminal.
Sobre a simulação: as equações são integradas numericamente (Runge-Kutta de 4ª ordem, passo de 1/600 s). Os objetos são desenhados todos do mesmo tamanho, fora de escala, para ficarem visíveis. Em Júpiter não há chão sólido: imagine uma plataforma no nível em que a pressão é de 1 atmosfera.