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28 outubro 2010

O Experimento de Galileu sobre Queda dos Corpos

imageA simulação do experimento de Galileu na Torre de Pisa encontra-se no final deste post

Se abandonarmos de uma mesma altura e ao mesmo instante uma bola de canhão e uma pena, qual delas cairá primeiro?

É óbvio que você responderá que é a bola de canhão, mas não é pelo motivo que você está pensando aí: porque ela é mais pesada que a pena.

Três séculos antes de Cristo, o filósofo Aristóteles também acreditava que abandonando dois corpos, um leve e outro pesado, de uma mesma altura, o corpo mais pesado alcançaria o solo antes do mais leve. E isso aconteceria em qualquer local e em quaisquer condições.

Somente no século XVII, o cientista italiano Galileu Galilei, partindo de deduções e observações cuidadosas, provou que a tese aristotélica era errônea. Galileu concluiu que se desprezarmos a resistência do ar, então objetos pesados e leves cairão ao mesmo tempo. Isto equivale a dizer que, no vácuo ou em situações em que a resistência do ar é desprezível, os corpos caem com a mesma aceleração constante, que é justamente a aceleração gravitacional. Na Terra, o valor médio desta aceleração é 9,8 m/s2.

Duvida? Habitualmente, isso contraria o senso comum (este o grande dilema para o entendimento da Física). Afinal, nossa experiência em ambientes onde prevalece o vácuo é praticamente nula. Na Terra, estamos mergulhados na atmosfera. Apenas os astronautas no espaço sideral ou cientistas em laboratórios podem observar objetos caindo em locais rarefeitos ou completamente sem ar. Logo, não sendo uma experiência do cotidiano, não é reconhecida pelo senso comum.

Em nosso exemplo, a bola de canhão chega primeiro que a pena, pois sofre menos influência do ar. A resistência do ar é maior sobre a pena, pois seu formato mais aberto - possuindo assim maior superfície de contato com o ar - e sua baixa densidade favorecem a maior influência da atmosfera.

O fato de a massa do corpo não influir diretamente na queda dos corpos pode ser percebido claramente através da seguinte experiência (veja animação abaixo): pegue duas folhas iguais (mesma massa) de papel A4. Amasse uma delas, transformando-a em uma bolinha de papel. Em seguida, deixe cair as duas da mesma altura ao mesmo tempo. Você verá que a folha aberta sofre grande influência do ar, caindo suavemente. Já a bolinha de papel cai rapidamente, sofrendo menos influência do ar.

A massa da bolinha de papel é a mesma do papel aberto (muitos alunos acham que a massa muda quando o papel é amassado), a diferença está no seu formato mais compacto, em seu volume menor e em sua densidade maior. Estas características fazem com que a bolinha tenha menor superfície de contato com ar, ou seja, que a resistência do ar sobre ela seja menor e sua aceleração de queda seja praticamente igual à aceleração gravitacional.
 

Se os corpos forem abandonados de uma mesma altura em um local sem ar como, por exemplo, na Lua, todos os corpos cairão com a mesma rapidez (mesma aceleração, que é aceleração gravitacional local), chegando ao solo ao mesmo tempo.

Utilize a animação interativa abaixo, para simular o experimento de queda dos corpos supostamente realizado por Galileu na Torre de Pisa, na Itália, no século XVII. Usando o mouse, ponha um objeto em cada mão do cientista. A simulação apenas pode ser iniciada quando Galileu tiver um corpo em cada mão. Clique em Drop (queda) para Galileu soltar os objetos. Duas situações podem ser simuladas: Normal Mode (com ar) e Vacuum Mode (sem ar).

8 comentários:

  1. Gostei da animação, muito boa mesmo !
    KKK'

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  2. valeu pro..me ahudou a entender um poucomais..

    ResponderExcluir
  3. que pena!!! sou professora e não consegui fazer o simulador funcionar.Está com problema?

    ResponderExcluir

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