Movimento de queda livre e lançamento vertical


Como tudo começou: um pouco de história

Vamos dar início ao artigo de hoje com a seguinte questão: Se soltarmos, da mesma altura e ao mesmo tempo, uma esfera de chumbo de 2 Kg e outra de 4 Kg, qual delas chegará primeiro ao chão?

Se você levar em consideração a teoria dos antigos gregos sua resposta será que a esfera de 4 Kg cairá primeiro, afinal, os gregos acreditava que quanto maior fosse a massa de um corpo menos tempo o mesmo gastaria para chegar até o chão. Mas, será que isso é verdade?

Movimento de queda livre

Para entender melhor o caso voltemos ao Século XVII quando o físico italiano Galileu Galilei realizou uma de suas mais célebres experiências. Assim conta a história: Galileu teria solicitado a dois de seus assistentes que subissem até o topo da famosa “Torre de Pisa” e de lá soltassem dois objetos com massas diferentes entre si. Para espanto geral dos curiosos que observavam a experiência, ambos os objetos atingiram o solo ao mesmo tempo. E dessa forma Galileu fez “cair por terra” a crença dos antigos gregos.

Mas, voltando ao nosso conteúdo o que se pode inferir a partir disso? Isso mesmo, a constatação óbvia: o tempo de queda de um objeto independe de sua massa. Mas, porque isso acontece? Calma, é o que veremos a seguir.

Vamos aos conceitos

Define-se como queda livre o movimento vertical que ocorre próximo a superfície da Terra. Para entender melhor, considere a existência de objetos em movimento de queda que ignoram a resistência do ar, nessa situação, pode-se dizer que todos irão cair com a mesma velocidade, independente de sua massa.

Não importa se o objeto X tem 1 Kg, e, o objeto Y 1000 Kg isso não deverá ser observado durante a queda, já que não estamos considerando a resistência do ar. Portanto, todo objeto irá cair com a mesma aceleração, sendo assim, ao mesmo tempo.

Então, você pode estar se perguntando: “Se eu soltar, ao mesmo tempo e da mesma altura, uma pena e um pedaço de ferro, os dois irão chegar ao solo juntos?”. E, a resposta é sim, desde que – atenção – a experiência seja feita no vácuo (local onde não há a presença de ar).

A queda livre e o lançamento vertical

No movimento de queda livre considera-se um corpo que foi abandonado próximo a superfície terrestre, dizemos então que sua velocidade inicial é nula: Vo = 0. Em contrapartida, no chamado lançamento vertical falamos de movimentos em que uma velocidade é impressa, sendo assim, Vo ? 0, ou seja, velocidade inicial é diferente de zero.

Contudo, tanto na queda livre, quanto, no lançamento vertical deve-se considerar uma aceleração constante, denominada aceleração da gravidade que possui um valor absoluto, de aproximadamente, 10m/s2.

Agora que já sabemos isso vamos a algumas importantes definições: Para descrever o movimento de um objeto em queda livre – lembrando que por queda livre considera-se um objeto apenas caindo, ou seja, se movendo sob a ação da gravidade – dizemos que o mesmo está sob uma aceleração constante de 10m/s2, lembra do MRUV (Movimento Retilíneo Uniformemente Variado)? Pois bem, é exatamente isso.

Sendo assim, pode-se descrever o movimento de queda livre como um MRUV, dessa forma usa-se as mesmas equações estudadas em Movimento Retilíneo Uniformemente Variado para explicar a queda livre e o lançamento vertical.

Cuidado com as grandezas

É importante ressaltar que apesar de utilizarmos as mesmas equações devemos ter cuidado quando formos atribuir sinais as grandezas envolvidas. Para que você possa entender melhor vamos esmiuçar esse conteúdo. Considere:

?x = Deslocamento / v = Velocidade / a = aceleração

Todas essas grandezas dependem, única e somente, do sentido que se fixa a trajetória. Para tanto, existem aqui dois caminhos:

1º) Aplicar o sinal positivo (+) a velocidade, mesmo que o objeto esteja subindo, ou, descendo. Dessa forma todas as grandezas com mesmo sentido ganham o sinal positivo (+), e, aquelas com sentido contrário recebem o sinal negativo (-). Acompanhe:

SUBIDA: ?x = (+) / v = (+) / a = (+);

DESCIDA: ?x = (+) / v = (+) / a = (-);

2º) Já no segundo caso, pode-se atribuir sinal positivo (+) a todas aquelas grandezas com “orientação vertical de baixo para cima”, enquanto isso, aplica-se o sinal negativo (-) para todas aquelas grandezas com “orientação vertical de cima para baixo”.

SUBIDA: ?x = (+) / v = (+) / a = (-);

DESCIDA: ?x = (-) / v = (-) / a = (-);

É importante ressaltar que se, por algum motivo, você tiver de optar por algum dos dois caminhos escolha sempre o segundo, afinal, este foi pensado para resolver todos os exercícios, desde o mais simples até o mais complexo, considerando descida, subida e posição do corpo em algum momento do movimento.