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Como é possível largar duas bolinhas simultaneamente?

Prof. Lang

Gostaria de saber se existe um jeito fácil de largar duas bolinhas simultaneamente em experimentos de queda, sendo uma de aço e outra de plástico.

Agradeço antecipadamente

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Vou responder com um procedimento que aprendi com o meu professor de Física no antigo científico nos anos 60 no Colégio Sinodal em São Leopoldo, o Professor Ernest Sporket.

Uma barra rígida, articulada em uma extremidade apoia duas ou mais esferas próximas da outra extremidade a não mais de um terço do comprimento da barra dessa extremidade. A extremidade não articulada está apoiada ao dedo do experimentador.

Quando a extremidade não articulada é liberada, ela inicia a descida com aceleração de 1,5 g (g é a aceleração de queda livre). Até cerca de um terço da extremidade da barra ocorrem inicialmente acelerações maiores do que a aceleração de queda livre e, portanto, as bolinhas que estão nesta região perdem simultaneamente o apoio, iniciando a queda. OU SEJA, SURPRENDENTEMENTE UM SISTEMA QUE ESTEJA SENDO PUXADO PARA BAIXO APENAS PELA FORÇA GRAVITACIONAL PODE APRESENTAR ACELERAÇÕES DE DESCIDA SUPERIORES À ACELERAÇÂO DE QUEDA LIVRE.

A figura abaixo é composta por diversas fotografias em sequência de uma barra que inicialmente apóia seis esferas. As três esferas, próximas à extremidade não articulada da barra, têm massa de 35 g (bolinha de aço), 15 g (bolinha de aço) e 1,5 g (bolinha de plástico).

A imagem acima também está disponível em http://www.if.ufrgs.br/~lang/Textos/Barra_art.jpg .

Nota que as três esferas, próximas da extremidade não articulada, se “descolam” da barra, evidenciando que em regiões próximas da extermidade livre da barra ocorem acelerações maiores do que g. 

Dado que a barra não é RÍGIDA mas ELÁSTICA, o procedimento não garante simultaneidade perfeita para o “descolamento” das três esferas em relação à barra.

Pude realizar medidas sobre a fotografia original que apresenta as bolinhas na parte mais baixa graças ao reticulado na parede atrás das bolinhas, com linhas espaçadas por 10 cm. Encontrei que a bolinha mais pesada (35 g) caiu cerca de 54,6 cm enquanto a mais leve (1,5 g) caiu 56 cm.

Como a queda se dá praticamente livre de forças de resistência do ar pois as velocidades máximas das bolinhas não ultrapassam 3,5 m/s, a expectativa é de que, se as três tivessem sido soltas simultaneamente, as três teriam o mesmo deslocamento vertical. A diferença de 1,4 cm pode ser atribuída a uma diferença de tempo na largada e quando a calculei encontrei que ela é de apenas 0,004 s. Ou seja, a bolinha mais leve é solta um pouco antes da mais pesada.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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