Queda livre: o que é, fórmula e exercícios!

O estudo da mecânica clássica é uma das matérias mais importantes da disciplina de Física. Isso porque, além de exigir do aluno a interpretação de vários conceitos, há também a aplicação de fórmulas específicas.

Desse modo, dentre os diversos conceitos dessa matéria, podemos destacar o de queda livre, o qual é fundamental aprender para aqueles que desejam ser aprovados no vestibular.

Entender o que é queda livre, suas fórmulas e variações de exercícios passa a ser um diferencial para quem tem como objetivo ir bem no vestibular. Acompanhe este conteúdo abordando tudo sobre queda livre!

O que é queda livre?

Queda livre é o nome dado ao movimento de um objeto que é abandonado verticalmente, de forma que ele percorra uma trajetória em direção ao solo terrestre e sob influência de uma única força física: a gravidade.

Nesse contexto, por se tratar de um movimento regido apenas pela força da gravidade, é preciso enfatizar que em um cenário de queda livre não há resistência do ar, ou seja, é como se o objeto em questão estivesse em queda no vácuo.

Como funciona a queda livre?

O movimento de queda livre pode ser separado de acordo com o sentido de sua trajetória (de cima para baixo ou de baixo para cima), já que tem apenas uma direção (sempre na vertical).

Lançamento vertical para baixo

O lançamento vertical para baixo é caracterizado por ser um movimento acelerado, já que nessa ocasião o corpo em questão percorre uma trajetória seguindo na mesma direção e sentido da força da gravidade (sempre apontada para o centro da Terra).

Por isso, a cada instante que passa a velocidade do corpo tende a aumentar, já que ele está sob influência de uma aceleração positiva.

Lançamento vertical para cima

Já o lançamento vertical para cima é um movimento classificado como retardado, uma vez que o seu sentido é contrário ao da força da gravidade, fazendo, assim, com que a cada instante a sua velocidade diminua, tendendo a alcançar ao valor 0 m/s.

Em outras palavras, um objeto lançado para cima realiza um movimento de desaceleração, já que ao sair do ponto de lançamento a uma dada velocidade, ele a cada instante diminui o valor de sua velocidade devido à aceleração negativa da gravidade.

Fórmula da queda livre

Existem três fórmulas que o estudante precisa memorizar para aprender de fato a matéria queda livre. São elas:

S = So + Vo.t ± (at²)/2, em que:

• S — distância total percorrida após o lançamento, dada em metros;
• So — distância inicial já percorrida, dada em metros;
• Vo — velocidade inicial do objeto, dada em m/s;
• t — tempo de movimento em segundos;
• a — valor da aceleração em m/s².

Já em relação ao sinal, usamos o positivo quando o movimento estiver no mesmo sentido que a força da gravidade (lançamento vertical para baixo) e negativo quando o movimento for contrário ao sentido da gravidade (lançamento vertical para cima).

Vf = Vo ± at, em que:

• Vf — velocidade final do objeto em m/s;
• Vo — velocidade inicial do objeto em m/s;
• a — aceleração em m/s²;
• t — tempo percorrido em segundos.

Vf² = Vo² ± 2ad, em que:

• Vf — velocidade final do objeto em m/s;
• Vo — velocidade inicial do objeto em m/s;
• a — aceleração em m/s²;
• d — distância percorrida dada em metros.

Exercícios de queda livre

Confira agora como que este assunto pode ser cobrado no Enem e em outros vestibulares tradicionais.

1) (PUC-MG) Dois corpos de pesos diferentes são abandonados no mesmo instante de uma mesma altura. Desconsiderando-se a resistência do ar, é CORRETO afirmar:

a) Os dois corpos terão a mesma velocidade a cada instante, mas com acelerações diferentes.

b) Os corpos cairão com a mesma aceleração e suas velocidades serão iguais entre si a cada instante.

c) O corpo de menor volume chegará primeiro ao solo.

d) O corpo de maior peso chegará primeiro ao solo.

Resolução

Alternativa correta letra “b”. Uma vez que a resistência do ar é desprezada, eles caem com a mesma aceleração da gravidade, fazendo assim com que as suas velocidades a cada instante sejam sempre as mesmas, seja qual for a massa e peso.

2) (PUC-PR) Em um planeta, isento de atmosfera e onde a aceleração gravitacional em suas proximidades pode ser considerada constante igual a 5 m/s², um pequeno objeto é abandonado em queda livre de determinada altura, atingindo o solo após 8 segundos.

Com essas informações, analise as afirmações:

I. A cada segundo, a velocidade do objeto aumenta em 5 m/s durante a queda.

II. A cada segundo, o deslocamento vertical do objeto é igual a 5 metros.

III. A cada segundo, a aceleração do objeto aumenta em 4 m/s² durante a queda.

IV. A velocidade do objeto ao atingir o solo é igual a 40 m/s.

a) Somente a afirmação I está correta.

b) Somente as afirmações I e II estão corretas.

c) Todas estão corretas.

d) Somente as afirmações I e IV estão corretas.

Resolução

Alternativa correta letra “d”.

I – Correta — 5m/s²  significa uma variação de velocidade de 5 metros em cada 1 segundo de movimento.

II – Falsa — a cada segundo o deslocamento aumenta, já que a velocidade é cada vez maior.

III – Falsa — de acordo com o enunciado a aceleração é constante e vale 5m/s².

IV – Correta — Vf = Vo + g.t= 0 + 5.8 — V = 40 m/s.

Portanto, agora que você já sabe o que é queda livre, bem como as diferenças entre os tipos de lançamentos, é hora de fazer mais exercícios para fixar melhor a matéria, já que assim você consegue absorver melhor os conceitos físicos e memorizar todas as fórmulas necessárias.

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