sexta-feira, 31 de outubro de 2014

Capítulo 04/01 - O movimento de queda livre.

 O movimento dos corpos na atmosfera terrestre foi um dos primeiros tipos de movimento estudado pelos cientistas, entre eles, Galileu. Chamamos de movimento em "queda livre" ao deslocamento de um objeto na atmosfera, na direção vertical, para baixo, sob a ação de uma única força: A força gravitacional.

No nosso caso não vamos levar em consideração outras forças que podem estar agindo ( como a força de resistência do ar ). A força gravitacional, de acordo com a lei da gravitação universal de Newton, varia com o inverso do quadrado da distância. Como o nosso planeta não é perfeitamente esférico nem de composição homogenia a aceleração varia com a posição sobre a superfície terrestre. No nosso caso vamos fazer mais uma simplificação: A aceleração gravitacional é considerada constante dentro da atmosfera.

Sob essas restrições afirmamos que esse tipo de movimento é de aceleração constante e, portanto, vamos estuda-lo como um exemplo de movimento retilíneo uniformemente variado. Assim, as equações que usaremos são as do MRUV e, caso você as tenha esquecido,pode recorda-las aqui. 

Galileu foi quem primeiro mostrou que a aceleração gravitacional podia ser considerada constante para movimentos dentro da atmosfera terrestre e, além disto, que ela era a mesma para todos os objetos em queda. Em consequência, um martelo e uma pena de ave deveriam atingir o solo ao mesmo tempo se abandonadas a uma mesma altura, no vácuo. Galileu não realizou essa experiência mas ela foi realizada pelos astronautas americanos na Lua como mostra este vídeo.

 
No movimento em queda livre a aceleração é simbolizada pela letra "g". O sinal de "g" depende da escolha do referencial. Se o objeto é abandonado de um ponto a uma certa altura a melhor escolha é fazer o referencial positivo para baixo ( o sinal de "g" é positivo ). Se o objeto é lançado para cima a melhor opção é fazer o referencial positivo para cima ( o sinal de "g" é negativo ). Neste caso, temos um movimento sob a ação única da aceleração gravitacional, na vertical, para cima e com velocidade inicial não nula. Ele é chamado  de " lançamento vertical".

Observe com atenção a animação e note o comportamento dos vetores velocidade e aceleração. Note que a aceleração é constante e a velocidade se anula no ponto mais alto da trajetória. Essas são as principais características do lançamento vertical:
  • É um movimento uniformemente variado ( aceleração constante ).
  • A velocidade se anula no ponto de altura máxima.

Comentário: Nós estudamos dois tipos de movimento: O movimento uniforme, com velocidade constante e o uniformemente variado, com aceleração constante. Esses tipos de movimentos são muito especiais.

Na natureza, no entanto, os movimentos mais comuns variam a aceleração de uma maneira muito mais complexa. Não vamos estuda-los. No capítulo seguinte vamos estudar um outro tipo de movimento, o de trajetória parabólica. O mais interessante é que Galileu descobriu que eles são o resultado da soma vetorial dos dois tipos de movimento que acabamos de estudar.





Imagens: PBS: Public Broadcasting Service, a Rede de Televisão Pública Americana.