Quando um objeto é solto de determinada altura, ele adquire um movimento de queda em trajetória vertical, em que sua velocidade aumenta conforte o tempo, devido à aceleração gravitacional, cujo valor é, aproximadamente, g = 9,8 m/s².
Queda dos corpos: o que é?
A queda dos corpos pode estar relacionada a dois movimentos: o movimento de queda livre e o lançamento vertical.
A queda livre é o movimento no qual um objeto é solto de uma determinada altura Δy e chega ao solo em um movimento acelerado, aumentando, consequentemente, sua velocidade com o passar do tempo, durante a queda.
Enquanto isso, chamamos de lançamento vertical o movimento de um objeto lançado verticalmente para cima, em que sua velocidade se reduz desde o início, ao subir verticalmente, até chegar a 0. Depois, essa velocidade se torna negativa assim o objeto atingir sua altura máxima e começar a descer.
Lei da queda dos corpos
A lei dos corpos em queda foi descoberta por Galileu Galilei, quando ele percebeu que a velocidade dos corpos em queda livre não depende do peso dos corpos que caem. Isso foi bem chocante para a época, pois, 2 mil anos antes, Aristóteles afirmou que uma pedra de 2 quilos cairia duas vezes mais depressa que uma pedra de um quilo.
Essa lei afirma que todos os corpos caem com aceleração constante, devido ao efeito da gravidade. Portanto, todos os projéteis a mesma altura possuem a mesma aceleração gravitacional, que modifica sua velocidade de acordo com o tempo durante a queda.
Observamos essa lei apenas no vácuo, quando não temos a interferência da resistência do ar na queda desse objeto. Como a densidade dos corpos é diferente, o corpo mais denso oferece menos resistência e, consequentemente, atinge o solo primeiro.
Para observar que os corpos caem ao mesmo tempo sem a resistência do ar, assista o seguinte vídeo:
Mais tarde, Isaac Newton trabalhou nesse conceito e formulou a Lei da Gravitação Universal, que diz: corpos materiais se atraem mutualmente com uma força proporcional ao produto de suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa.
Por fim, Albert Einstein refinou esses conceitos e propôs que a gravidade seria justamente essa curvatura no espaço-tempo, criando a Teoria Mecânica do Cosmos.
Movimento de queda livre
A queda livre é todo movimento vertical sob ação da gravidade. Sua trajetória é retilínea e a aceleração constante, portanto, é um MRUV.
Podemos, então, reescrever as funções do MRUV para o movimento em queda livre da seguinte maneira:
- Função da velocidade em relação ao tempo:
- Função da posição em relação ao tempo:
- Função da velocidade em relação à posição (Torricelli):
A posição do objeto em queda livre fica associada à variável y, relacionado ao eixo vertical das ordenadas. Portanto, o deslocamento é dado por Δy = y – y0. Além disso, a aceleração sempre será a gravidade e, como ela é orientada para baixo, o seu valor será negativo.
Lançamento vertical
Chamamos de lançamento vertical o movimento de um objeto quando ele é jogado para cima. A velocidade do objeto se reduz desde o início do seu lançamento, portanto, ele está sempre “caindo”, devido a ação da gravidade. Por conta disso, desprezando a resistência do ar, podemos dizer que o corpo está em queda livre. Usamos, então, nesse movimento, as equações de queda livre.
Algo importante: a velocidade do corpo será positiva na subida e negativa na descida. A aceleração da gravidade será sempre negativa, pois seu sentido nunca muda, sempre é para baixo.
Ao atingir a altura máxima, o objeto para, ou seja, sua velocidade é nula, mesmo a aceleração continuando a mesma. A velocidade que o objeto atinge o solo é igual à velocidade de lançamento, mas o sentido será oposto. Portanto, a velocidade que ele atinge o solo é negativa e a velocidade de lançamento positiva.
