A gravidade é uma aceleração que atua em qualquer corpo que possua massa. Seu valor é de 9,81 m/s², mas nos exercícios, quase sempre, usaremos 10 m/s². É a gravidade que faz nós ficarmos preso à Terra. Falaremos mais sobre ela à frente.
Queda Livre
Ao longo da história, os grandes estudiosos perceberam que a queda de objetos próximos a superfície da Terra é acelerada. Quando lançamos objetos para cima ou quando deixamos cair, esses objetos se movimentam uniformemente acelerados, ou seja, existe uma aceleração constante fazendo variar sua velocidade.
A queda de um corpo se trata de um movimento acelerado, ou seja, a aceleração é positiva e a velocidade aumenta.
Já o movimento de subida, quando você joga um objeto para o alto, é um movimento retardado, ou seja, a aceleração é negativa e a velocidade diminui.
Por exemplo, se jogarmos uma moeda de 10 centavos para cima, estamos lhe imprimindo uma velocidade. Daí, o movimento de subida é retardado, então o nosso rico dinheirinho começa a diminuir a sua velocidade. Sabemos que a moeda vai atingir uma altura máxima, e nessa altura máxima a velocidade da moeda é zero, pois a moeda vai diminuindo sua velocidade até chegar a zero, então a velocidade chega a zero exatamente no ponto mais alto.
Porém, a moeda vai descer de novo. Então ela começa o movimento de volta com um movimento acelerado, aumentando sua velocidade. Até que a moedinha vai chegar ao local de lançamento com a mesma velocidade inicial.
Veja essa situação com números: Você vai jogar sua moeda para cima com uma velocidade de 2 m/s, vamos ver a altura que a moeda vai atingir e a velocidade que ela terá ao voltar pra sua mão:
Usando a equação de Torricelli temos:
Vamos analisar o movimento de subida. Temos que a velocidade inicial é de 2 m/s² e a variação do espaço é igual a altura máxima que a moeda irá atingir, que vamos chamar de h.
Temos também que a velocidade na altura máxima é zero e a aceleração atuante é a da gravidade. Vamos considerar a gravidade como sendo 10 m/s², então temos:
Vf² = Vi² + 2.g.h
A gravidade será negativa pois o movimento de subida é retardado.
0 = Vi² - 2.g.h
Vi² = 2.g.h
h = Vi²/2.g
h = 2²/2.10
h = 4/20
h = 0,2 metros ou h = 20 centímetros
Então, a moeda irá atingir 20 cm e voltara pra sua mão com uma velocidade de módulo igual 2m/s².
Veja que o movimento de subida é equivalente ao movimento de descida. O tempo gasto pela moeda para atingir a altura máxima é igual ao tempo que ela leva da altura máxima até sua mão; e a altura percorrida também será a mesma.
Queda Livre de corpos de pesos diferentes
Alguns anos antes de Cristo, acreditava-se que os corpos mais pesados chegavam primeiro ao chão. Só 1.800 anos depois, Galileu Galilei provou que corpos de pesos diferentes chegavam ao mesmo tempo ao chão, com o famoso experimento da torre de pisa. Corpos de peso diferentes estão sujeitos a mesma aceleração, que é a da gravidade.
A diferença no tempo de queda de objetos diferentes se deve a resistência do ar, que veremos mais a frente.
Assim, Galileu concluiu que o tempo de queda só depende da altura de onde o corpo partiu, sem qualquer interferência do peso.
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