o queda livre e lance vertical constituem os dois movimentos verticais livres, caracterizados desta forma por terem a particularidade de seguir uma trajetória única de cima para baixo (no caso de queda livre) e de baixo para cima (no caso de lance vertical). Eles são chamados de livres porque não possuem nenhuma força de atrito, ou seja, porque são considerados de forma um tanto abstrata que se realizam no vácuo. A simplicidade desses dois movimentos, devido à ausência de forças de resistência, faz deles um dos primeiros a unir o aprendizado das ciências físicas, comum no ensino médio. Nos exercícios associados a estes dois movimentos, o peso ou a massa não estão envolvidos, e o fato de não se considerar o atrito significa que a forma do móbile que sobe ou desce não importa.
O núcleo do queda livre e lance verticalé que eles pertencem à categoria física do movimento retilíneo, uniformemente variado. Isso significa que, conforme declarado, eles seguem um único caminho, que não o seguem com uma única velocidade, mas com uma única aceleração: esta aceleração é chamada gravidade, uma magnitude que na Terra é de aproximadamente 9,8 metros por segundo, para cada segundo.
( *) Declarado matematicamente, é 9,8 M / S2, e se explica na medida em que partindo de uma posição inicial, a cada segundo a velocidade será 9,8 metros por segundo (uma medida de velocidade) maior.
Enquanto o propriedades físicas de ambos os movimentos eles são semelhantes, diferem em algumas características. Então o principais diferenças entre queda livre e lance vertical:
- Em queda livre, o corpo é largado livremente do repouso sem ser jogado em nenhuma direção, então uma velocidade inicial igual a 0 é considerada.
- Já no tiro vertical, o movimento é feito de baixo para cima com uma velocidade inicial, onde na subida o movimento é retardado e a aceleração é para baixo e a velocidade para cima. A velocidade do móbile pára até chegar a 0 no ponto mais alto da viagem, a partir do qual começa um movimento de queda livre.
A lista a seguir incluirá alguns exemplos de queda livre e outros exemplos de tiro vertical, exercícios com as respectivas soluções que facilitam a sua compreensão.
- Uma bola é lançada de um edifício, que leva 8 segundos para chegar ao solo. Quão rápido a bola atinge o solo? Resolução: Avança a uma aceleração de 9,81 M / S2 por 8 segundos, ou seja, atinge a velocidade de 78 M / S.
- No exercício anterior, qual é a altura do edifício? Resolução: A altura do edifício é calculada como a metade da aceleração, vezes o quadrado do tempo: neste caso, será (½ * 9,81 M / S2) * (8S)2. A altura do prédio é de 313,92 metros.
- Um objeto cai em queda livre e atinge uma velocidade de 150 M / S. Quanto tempo demorou para cair? Resolução: Demora cerca de 15 segundos.
- Qual é a velocidade final de um objeto em queda livre que começa do repouso e cai por 10 segundos? Resolução: 98,1 M / S.
- Em outro planeta, um móbile é lançado e leva 20 segundos para chegar ao solo, onde chega com uma velocidade de 4 M / S. Qual é a aceleração da gravidade nesse planeta? Resolução: A aceleração ali é de 0,2 M / S2.
- Um projétil é lançado verticalmente para cima com uma velocidade inicial de 25 M / S. Quanto tempo leva para chegar ao seu ponto de velocidade máxima? Resolução: Parte dos 25 M / S e perde 9,81 a cada segundo. Portanto, levará 2,54 segundos para chegar ao solo.
- No exercício anterior, qual é a altura correspondente à velocidade máxima? Resolução: A altura é calculada como metade da velocidade inicial, multiplicada pelo tempo. Aqui, 12,5 M / S * 2,54 S = 31,85 metros.
- Uma bola é lançada para cima com uma velocidade inicial de 22 M / S. Qual é a sua velocidade em 2 segundos? Resolução: 2,38 M / S.
- Com que velocidade inicial uma flecha deve ser atirada verticalmente para cima para atingir uma altura de 110 metros em 5,4 segundos? Resolução: À medida que a velocidade é perdida, partimos do final e o produto do tempo e da gravidade é adicionado: 110 M / S + 5,4 S * 9,81 M / S2 = 162,97 M / S.
- Quanto tempo leva para um móbile que é lançado para cima com uma velocidade inicial de 200 M / S parar completamente? Resolução: Demora 20,39 segundos.
