Explique por que, em queda livre na Terra, corpos de massas diferentes atingem o solo praticamente ao mesmo…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Explique por que, em queda livre na Terra, corpos de massas diferentes atingem o solo praticamente ao mesmo tempo quando desprezado o arrasto do ar, e descreva como incluir o efeito da resistência do ar em uma análise experimental. Adote g = 10 m/s².
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Em queda livre sem arrasto, a força gravitacional sobre um corpo é F = m·g; pela segunda lei, a aceleração é a = F/m = (m·g)/m = g, independente da massa. Assim, corpos com massas diferentes têm a mesma aceleração g e, partindo do mesmo estado inicial, chegam ao solo no mesmo tempo. Para incluir resistência do ar experimentalmente: 1) controlar variáveis (mesma altura, medir massa, área e formato), 2) usar cronômetro ou sensores de posição/tempo para registrar t e v(t), 3) comparar tempos de queda para objetos com mesma massa e diferentes áreas ou formatos, 4) modelar a força de arrasto como F_d = 1/2·?·C_d·A·v² (ou F_d ˜ k·v em regime linear) e ajustar C_d ou k por ajuste de curvas v(t) ou terminal, 5) estimar incertezas e sistemáticos (correntes de ar, erro de medição) e 6) apresentar gráficos (v versus t, distância versus t²) e tabela de parâmetros com unidades SI. Esses procedimentos permitem quantificar quando o arrasto torna significativa a diferença entre corpos e estimar coeficientes de arrasto.
Explicação
A explicação aborda a independência da aceleração da gravidade em relação à massa dos corpos, demonstrando que todos caem com a mesma aceleração em queda livre. Além disso, apresenta um método sistemático para incluir a resistência do ar na análise experimental, detalhando passos que garantem a precisão e a comparação entre diferentes objetos. Essa abordagem permite entender como a resistência do ar afeta a queda e como quantificá-la experimentalmente.
Raio-X da questão
queda livre e resistência do ar
avaliacao
queda livre · resistência do ar
Revisar os conceitos de queda livre e forças atuantes em um corpo em movimento.
O aluno pode confundir a influência da massa com a resistência do ar, acreditando que corpos mais pesados sempre caem mais rápido.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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