Verificar que num lançamento horizontal o tempo para o projétil atingir o solo, suposto nivelado independe do valor da velocidade inicial de lançamento.

        Compreender que devido à existência da aceleração da gravidade, a velocidade varia em cada instante porque na direção vertical o movimento é uniformemente variado.

        Determinar o alcance máximo deste lançamento.

        Movimento Uniforme, Movimento Uniformemente Variado, aceleração da gravidade e vetores.

         Sugerimos que o professor inicialmente peça aos alunos exemplos em que um objeto qualquer é arremessado numa direção horizontal. Pergunte a eles se já observaram a trajetória descrita pelo objeto. Pergunte também que força atua no objeto após ser lançado, desconsiderando o efeito do ar. Empurre uma bolinha ou até mesmo um pedaço de giz fazendo-o rolar na mesa para servir de exemplo de um lançamento horizontal, para os alunos observarem.

         Após discussão preliminar, mostre uma situação em que dois objetos são lançados simultaneamente de uma mesma altura: um deles lançado na direção horizontal e o outro deixado cair verticalmente. Isto pode ser verificado experimentalmente lançando-se uma bolinha na direção horizontal e deixando outra cair simultaneamente. Observa-se que ambas chegam ao solo no mesmo instante.

         Se o professor preferir poderá fazer uma apresentação esquemática através da Figura 01 que corresponde a uma simulação do procedimento citado acima, em que uma bolinha é lançada com velocidade horizontal e simultaneamente outra é deixada cair da mesma altura. A bolinha vermelha á lançada de modo que ao sair da mesa possua uma velocidade horizontal v enquanto que a bolinha azul é abandonada da mesma altura, na beirada da mesa no instante em que a bolinha vermelha abandona a mesa. Depois é mostrada a posição de cada bolinha correspondente aos instantes t₁, t₂, t₃ e no momento em que ambas tocam o solo. Veja que em cada instante elas se encontram na mesma altura, chegando simultaneamente ao solo no instante t. Conclui-se então que o tempo que um objeto lançado horizontalmente gasta para atingir o solo é o mesmo que ele gastaria se simplesmente caísse da altura em que foi lançado. 

        Também poderá apresentar os filmes, ou um dos filmes, indicados abaixo, que são simulações de uma demonstração experimental, semelhante ao esquema da Figura 01, cujo objetivo é mostrar que dois objetos, um lançado horizontalmente e outro abandonado de uma mesma altura gasta o mesmo tempo para atingir o solo, ou seja, o tempo de queda de um objeto lançado horizontalmente é o mesmo que ele gastaria se fosse simplesmente abandonado daquela altura. Esses vídeos se encontram na internet, disponíveis nos seguintes endereços abaixo:

   Cinemática: lançamento horizontal: 2 min e 8 s

http://www.youtube.com/watch?v=sPVZn_p8FNM&NR=1 

   Lançamento horizontal: 5 min e 59 s

 http://www.youtube.com/watch?v=CdWv1gomZIw  

          O professor então deverá apresentar para a turma a Figura 02 ou outra semelhante para mostrar como a velocidade do objeto lançado horizontalmente varia durante seu movimento, bem como a característica de sua trajetória. Para facilitar o estudo desse movimento, deve decompor o movimento em dois simultâneos, um horizontal correspondente a um MRU e outro vertical que corresponde um MRUV.  Na Figura 02 os vetores vermelhos correspondem ao vetor velocidade horizontal e o vetor azul ao vetor velocidade vertical. O professor deve pedir aos alunos que observem que em cada instante durante a queda, v_x é constante, já v_y varia, aumentando à medida que o objeto cai. E que a velocidade em cada instante é a soma vetorial de v_x e v_y, sendo, portanto a velocidade resultante da bolinha igual a v, (v² = v_x² + v_y²). Pergunte então aos alunos, qual é a aceleração do movimento? Se não responderem que é a aceleração da gravidade, cabe ao professor explicar justificando que a única força presente, desprezando a resistência do ar, é a força gravitacional. Desta maneira temos um M.R.U. na horizontal, a = 0, não há forças nesta direção e um M.R.U.V. na vertical, a = g. Sendo x o deslocamento horizontal e h o deslocamento vertical (altura), tem-se: v_x = v (velocidade de lançamento) em qualquer instante; x = vt; v_y = gt; h = gt²/2 e v = (v_x² + v_y²)^1/2. O sinal de g depende da orientação escolhida; se para cima, g<0, se para baixo, g>0.

         Depois, o professor deve atribuir um valor para a altura da mesa no esquema acima e a velocidade de lançamento, por exemplo, 1,25 metros e 2,0 m/s, e pedir que calculem:

a)    O tempo que o objeto gasta para chegar ao solo.

b)    Sua velocidade no instante em que ele chega no solo.

c)    A que distância horizontal a partir da vertical de lançamento o objeto toca o solo.

        Sugerimos a título de complementação que o professor apresente o seguinte filme, disponível na internet, no endereço abaixo em que durante os 3 minutos e 40 segundos iniciais, o filme é sobre lançamento horizontal e os 3 minutos restante sobre lançamento oblíquo.

  Lançamento horizontal e oblíquo: 6 min e 40 s

http://www.youtube.com/watch?v=c1g1vh_XW0M&feature=related 

        Os exercícios sugeridos após análise da Figura 02 servirão para avaliar o aprendizado dos alunos durante a aula, mas o professor poderá fornecer mais exercícios sobre lançamento horizontal para os alunos resolverem, como sugere o seguinte exercício.

        Exercício: Um objeto é lançado do décimo andar de um prédio cerca de 45 metros de altura com velocidade de 30m/s. Desprezando a resistência do ar e fazendo g = 10 m/s2, determine:

a)  A velocidade do objeto 1 segundo após o lançamento.

b)  A velocidade do objeto 2 segundos após o lançamento.

c)  O tempo que o objeto gasta para chegar ao solo.

d)  A velocidade do objeto no instante em que o objeto toca o solo.