Caida Libre

Resumen

Durante esta experiencia de laboratorio se realizó el movimiento de un cuerpo de caída libre. Para esto se dejó caer una esfera de acero con un diámetro de aproximadamente 2,6 cm; a través de un adaptador de caída libre, con lo cual se obtuvieron valores de la velocidad en caída de un cuerpo en el tiempo. Con un análisis grafico de las velocidades de la caída obtenida se determinar la aceleración de gravedad “g” dando como resultado: 0.3847s. Luego se repite la experiencia nuevamente con la misma esfera y se obtiene: 0.3715s. De estos valores obtenidos se concluye que la masa no afecta el valor de la aceleración en el cuerpo los cuales son cercanos al valor teórico g= 9.8 m/s2, ambos valores calculados difieren del valor teórico de aproximadamente 5%. Los cuales son diferentes entre valores obtenidos de la constante g podrían deberse a factores externos como el roce con el aire o el error en la toma de datos de velocidad con el adaptador.

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Introducción

En nuestro diario vivir observamos que como toda la gravedad actúa sobre los objetos que nos rodean (incluyendo a nosotros mismos). De manera general, la fuerza gravitacional entre dos cuerpos está relacionada con la distancia entre ellos y su masa, en el caso de la superficie terrestre, hay una constante involucrada o “aceleración de gravedad” que se denota como g y tiene el valor teórico de g= 9.8 m/s2.

El movimiento de los cuerpos está relacionado con esta constante y por medio de las leyes de Newton, que se derivan delas ecuaciones del movimiento. En el caso de dejar caer un cuerpo desde cierta altura o “caída libre” de la figura 1.

La posición está dada por: d(t)= d0 +V0+ ½ at2

la velocidad estará dada por: V(t)= V0 + at

Para ambas ecuaciones

D0= posición inicial = constante

V0= velocidad inicial = constante

A= aceleración (en caso de la aceleración “a” será la constancia “g”)

T= tiempo

Cuando se realiza un experimento de caída libre se puede obtener la velocidad o la posición del cuerpo, entonces se podrá calcular el valor de “g” de las ecuaciones anteriores. Ahora bien, si se quiere si se quiere demostrar con base a la figura 1, que para este tipo de movimiento la distancia recorrida por el objeto “d, en su movimiento de caída libre; viene dada en función del tiempo a través de la siguiente expresión:

D= ½ g t2

Vale también añadir que para determinar el valor absoluto de g se usa:

Δ=│∂g│/│∂d│ Δd +│∂g│/│∂t│ Δt

Obteniendo como solución de la derivada:

Δg=2/t2 Δd + 4d/ t3 Δt

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Equipos y Materiales Requeridos

Adaptador de caída libre Modelo.

Base universal.

Varilla de acero de 2.0 m

Esferas de acero de 2.63 cm de diámetro aproximadamente.

Temporizador.

Procedimiento para la Recolección de los Datos

Se inspecciono el montaje para la realización de la práctica (Figura 1). Se verifico que el temporizador esté debidamente conectado a la fuente de energía eléctrica.

Se encendió el temporizador y fijarlo en la posición “GATE”.

Se colocó la esfera en el “Mecanismo de retención y/o liberación de objetos”.

Se aflojo el tornillo liberador, y se soltó la esfera.

Se verifico que la esfera haya golpeado la almohadilla receptora aproximadamente en el centro, y el temporizador haya medido el tiempo que tardó la esfera en caer desde la altura prefijada.

Se golpeó suavemente la almohadilla receptora para reiniciar el temporizador.

Para comenzar el proceso de recolección de datos, se fijo la altura inicial, aproximadamente 2,00 mm, como la altura desde la cual caerá inicialmente la esfera; siendo este el primer valor de “d”.

Se realizaron 20 medidas de “d” reduciéndolo de 2 en 2cm a partir del valor inicial, midiendo a su vez el tiempo de caída para cada altura en particular. Para cada valor de “d” se realizaron tres (3) mediciones de tiempo.

Para el registro de los datos obtenidos de la experiencia, construyo una tabla de valores

Se utilizó una esfera de acero.

Resultados

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Se muestra a continuación datos obtenidos:

N (L ± 0.1) cm

( T1 ± 0.0015)s

(T2 ± 0.0015) s

(T3 ± 0.0015) s

( T ± 0.0015)s

1 72.0 0.3875 0.3832 0.3834 0.3847

2 70.0 0.3711 0.3719 0.3717 0.3715

3 68.0 0.3671 0.3640

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