A queda livre é um dos temas centrais da cinemática e ajuda a entender o movimento de corpos sob a ação da gravidade. Nesse estudo, considera-se um movimento vertical em que a resistência do ar é desprezada, permitindo analisar aceleração, velocidade e tempo de queda com modelos matemáticos simples.
Em situações reais, nem todos os corpos caem do mesmo modo, mas a aproximação de queda livre é muito útil para resolver problemas escolares e experimentais. As questões a seguir exploram interpretação física, uso de equações do movimento uniformemente variado e análise de gráficos em contextos diversos.
Questões sobre queda livre
Questão 01
Gabarito: alternativa B). Aplicando h = 1/2 gt2, obtemos t = 3 s? Não, cuidado: 45 = 5t2, então t = 3 s.
Questão 02
Gabarito: alternativa B). No ponto mais alto, v = 0 e usamos v2 = v02 – 2gh, resultando em 20 m.
Comentários por alternativa:
- A) A velocidade cair metade por segundo não determina a altura máxima.
- B) No ponto mais alto, v = 0 e usamos v2 = v02 – 2gh, resultando em 20 m.
- C) A altura não depende de metade da velocidade inicial, mas de seu quadrado.
- D) O tempo de subida não é 2 s nesse caso.
- E) A velocidade média não foi 10 m/s durante toda a subida.
Questão 03
Gabarito: alternativa B). Como v = gt, após 2 s a velocidade é 20 m/s e o corpo estava em repouso.
Comentários por alternativa:
- A) Se tivesse sido lançada para baixo com 10 m/s, a velocidade após 2 s seria 30 m/s.
- B) Como v = gt, após 2 s a velocidade é 20 m/s e o corpo estava em repouso.
- C) A aceleração da gravidade vale 10 m/s2, não 20 m/s2.
- D) Lançamento para cima daria velocidade inicial oposta ao sentido da queda.
- E) Na queda livre ideal, a velocidade não é constante.
Questão 04
Gabarito: alternativa C). Com repouso inicial, a posição é y = 80 – 5t2, resultando em 80, 75 e 60 m.
Comentários por alternativa:
- A) A queda livre não tem redução linear de 10 m por segundo nesse caso.
- B) A sequência está correta, mas a justificativa e os valores não correspondem ao modelo físico.
- C) Com repouso inicial, a posição é y = 80 – 5t2, resultando em 80, 75 e 60 m.
- D) A variação de 15 m por segundo não caracteriza queda livre a partir do repouso.
- E) A aceleração da gravidade não aumenta com o tempo no modelo ideal.
Questão 05
Gabarito: alternativa C). Na queda livre ideal, a aceleração independe da massa, então o tempo de queda é o mesmo.
Comentários por alternativa:
- A) A força é maior, mas a aceleração também cresce proporcionalmente, mantendo o mesmo resultado.
- B) A menor inércia não muda o tempo no modelo ideal.
- C) Na queda livre ideal, a aceleração independe da massa, então o tempo de queda é o mesmo.
- D) As velocidades finais são iguais, se a altura for a mesma.
- E) A densidade não entra no modelo ideal de queda livre.
Questão 06
Gabarito: alternativa D). Usando s = 1/2 gt2, temos s = 1/2 · 10 · 16 = 80 m.
Comentários por alternativa:
- A) A velocidade média nesse intervalo não é 5 m/s.
- B) A velocidade final é 40 m/s, mas isso não é a distância percorrida.
- C) A aceleração por si só não fornece a distância sem o termo quadrático.
- D) Usando s = 1/2 gt2, temos s = 1/2 · 10 · 16 = 80 m.
- E) A velocidade cresce linearmente, mas a distância depende do tempo ao quadrado.
Questão 07
Gabarito: alternativa D). O tempo de subida é 3 s; como a descida leva o mesmo tempo, o total é 6 s.
Comentários por alternativa:
- A) O tempo de subida não é 1,5 s nesse caso.
- B) 3 s é apenas o tempo de subida, não o tempo total.
- C) A descida, sem ar, não é mais rápida nesse modelo.
- D) O tempo de subida é 3 s; como a descida leva o mesmo tempo, o total é 6 s.
- E) Não existe essa proporcionalidade de três vezes o tempo de subida.
Questão 08
Gabarito: alternativa C). Como v = gt, temos 15 = 10t, então t = 1,5 s.
Comentários por alternativa:
- A) A velocidade cresce 10 m/s por segundo, não 5 m/s por segundo.
- B) 15 m/s não corresponde a 1,0 s com g = 10 m/s2.
- C) Como v = gt, temos 15 = 10t, então t = 1,5 s.
- D) Após 2 s, a velocidade seria 20 m/s, maior que a medida.
- E) A aceleração não é metade da velocidade; são grandezas diferentes.
Questão 09
Gabarito: alternativa B). No solo, h = 0, então 100 – 5t2 = 0 e t = 10 s.
Comentários por alternativa:
- A) O termo quadrático não torna a queda lenta; a equação deve ser resolvida.
- B) No solo, h = 0, então 100 – 5t2 = 0 e t = 10 s.
- C) A raiz de 100 não define o tempo sem a equação completa.
- D) A aceleração não permite concluir 20 s sem cálculo.
- E) O coeficiente 5 não reduz o tempo pela metade; ele entra na equação.
Questão 10
Gabarito: alternativa B). O tempo total é o dobro do tempo de subida, então a subida dura 4 s e v0 = 40 m/s?
Comentários por alternativa:
- A) 8 s é o tempo total, não o de subida.
- B) O tempo total é o dobro do tempo de subida, então a subida dura 4 s e v0 = 40 m/s?
- C) A relação v0/g fornece o tempo de subida, não o total.
- D) Tempo de movimento não determina diretamente a velocidade inicial.
- E) A velocidade diminui 10 m/s por segundo, não 5 m/s.
Comentários por alternativa: