Estudo sobre a força de arrasto em experimento de laboratório de ensino de Física

Abstract

A força de arrasto é um fenômeno fundamental na Física, desempenhando um papel crucial em inúmeras aplicações teóricas e práticas. No entanto, muitas vezes é subestimada, principalmente nos laboratórios de ensino de Física. Neste sentido, esta pesquisa tem como objetivo estudar o comportamento desta força, procurando apresentar contribuições neste campo de conhecimento, numa perspectiva de construir uma abordagem mais realista e abrangente no ensino de Física, através da realização do experimento de queda de uma esfera. A metodologia consistiu-se da realização do experimento de queda de uma esfera de 18 mm de diâmetro, seguido da análise dos dados obtidos através de curvas de ajustes não lineares, com o auxílio de uma função desenvolvida que estabelece a relação entre a velocidade e altura de queda da esfera. Dentre os ajustes realizados, o que melhor se alinhou com a literatura foi obtido deixando o parâmetro 𝑘 variar de 6,8134 ∙ 10−5 𝑘𝑔/𝑚 até o ∞ e desconsiderando o intervalo de queda da esfera de 80 cm a 100 cm, que apresentou uma divergência significativa do padrão estabelecido. Este ajuste resultou em um 𝑅² de 0,9655 e um coeficiente de arrasto de 0,45, conforme esperado pela literatura. Com base no coeficiente de arrasto, obtido no experimento analisado, observou-se que a força de arrasto não tem tanta influência quando comparado a força da gravidade atuando sobre a esfera. Dessa forma, conclui-se que no contexto deste experimento, a força de arrasto pode ser desconsiderada sem comprometer a precisão e a exatidão dos resultados obtidos para o experimento analisado.