Caida libre

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1. INTRODUCCIÓN………………………………………………3

1. Objetivo…………………………………………………………….....3

2. Marco teórico…………………………………………………………4

3. Materiales…………………………………………………………..…7

1. PROCEDIMIENTO…………………………………………….8

1. Resultados………………………………………….………….…….10

2. Análisis de Resultados………………………………...……...……..13

1. CONCLUSIONES………………………………….………….21

2. BIBLIOGRAFÍA……………………...……………………… 22

3. GESTIÓN DE ACTIVIDADES……………………………… 23

INTRODUCCIÓN:

La caída libre es un caso particular de movimiento uniformemente acelerado, debido a que solo la fuerza de gravedad está actuando sobre él. La palabra caída libre nos hace imaginar el objeto que se ha dejado caer, por lo tanto, el objeto va obteniendo una aceleración hacia abajo, bajo la influencia de la gravedad. Existen leyes físicas que describen el comportamiento del objeto en caída libre y lo relacionan con magnitudes físicas fundamentales (tiempo, distancia). Se describe un arreglo experimental de caída libre de un objeto pequeño, al mismo tiempo que se aborda conceptual y matemáticamente las características de dicho experimento partiendo de los modelos físicos y matemáticos que describen al fenómeno de caída libre.

OBJETIVO:

Estudiar el fenómeno de caída libre y su relación con las ecuaciones de movimiento para sistemas que presentan movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Además, establecer la relación de los objetos en caída libre con la aceleración debida a la gravedad que se ejerce sobre ellos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Observar el fenómeno de caída libre.
2. Demostrar la relación de las ecuaciones de MRUA con la caída libre.
3. Apreciar cómo actúa la gravedad en los objetos justo después de ser soltados en el aire.

MARCO TEÓRICO:

Hace mucho tiempo, en el año 55 AC, el poeta y filósofo romano Lucrecio (imagen 1.1) explicó que la velocidad de los objetos en caída se reduce sólo mediante resistencia hidrodinámica o aerodinámica y que los cuerpos livianos caen más lentamente, pero ¿Porque todos los cuerpos deben caer a la misma velocidad en vacío? Según la opinión del filósofo griego Aristóteles (384-322 AC), los cuerpos pesados deben caer al suelo más rápidamente que los livianos, ya que se hunden en el agua mientras que los más livianos se elevan. Pero algunos pensadores antiguos, incluyendo a Aristóteles pensaban que solamente los seres vivos eran los únicos capaces de poder moverse, pero a su vez se contradecían ya que el océano, el viento, la tierra, los astros, la vía láctea, etc. Además, los objetos al caer eran capaces de moverse sin ayuda de un ser animado. Pero Aristóteles no era tonto, distinguía entre lo que llamaba movimientos naturales (p.ej el agua bajando por un torrente) y movimientos violentos (p.ej. disparar una flecha). En los movimientos violentos, producidos por los seres vivos, creía que siempre debía estar actuando una fuerza. En el caso de la flecha, la fuerza inicial la producía el arquero, pero luego creía que lo que mantenía la flecha en movimiento era la fuerza del aire que la empujaba constantemente desde atrás. Pero hasta en 1554, Giovanni Battista Benedetti (1530-1590) refutó la hipótesis de Aristóteles. Demostró que dos esferas idénticas conectadas con firmeza entre sí mediante una varilla (sin masa) caen a la misma velocidad.^[1]

Hasta el siglo XVII Galileo presentó las leyes de la caída libre: “En vacío, todos los cuerpos caen a la misma velocidad, independientemente de su forma, composición o masa (imagen 1.2). Su caída libre es proporcional al tiempo de la caída, mientras que la distancia de la caída es proporcional al cuadrado del tiempo de la caída”. Esto significa que la aceleración es igual para todos los cuerpos en el mismo punto. En 1659, Robert Boyle confirmó mediante experimentos que los cuerpos con masas diferentes caen a la misma velocidad en vacío. ^[2][pic 2]

Galileo no sólo reflexionó sobre una de las posturas que había dicho antiguamente Aristóteles, decía: “¿Qué pasa si el arquero dispara su flecha atravesada?; ¿no debería llegar más lejos, si de verdad el aire la empuja, dado que en esa dirección ofrece más superficie que de frente?”, sino que también experimentó tirando distintos objetos desde la Torre inclinada de Pisa (imagen 1.3). Observó que los cuerpos caían igual, independientemente de su masa, tamaño y forma (si despreciaba el efecto de fricción del aire) y que no caían con velocidad constante, como creía Aristóteles, sino que iban acelerándose.

Isaac Newton (1643-1727) es considerado como el más grande científico de todos los tiempos. Él fue el primero en demostrar que las leyes naturales que rigen el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Por ejemplo, que la fuerza de atracción gravitatoria que hace caer un fruto a la tierra desde un árbol es la misma que mantiene a la Luna en torno a nuestro planeta, en una de sus cartas de su libro llamado “Memorias de la vida del sir Isaac Newton”. dónde dice lo siguiente: “W. Stukeley (Memorias de la vida de sir Isaac Newton): "Tras la cena [el 15 de abril de 1726], con clima agradable, salimos al jardín él [Newton] y yo a tomar el té a la sombra de unos manzanos. En la conversación me dijo que estaba en la misma situación que cuando le vino a la mente por primera vez la idea de la gravitación. La originó la caída de una manzana, mientras estaba sentado, reflexionando. Pensó para sí ¿por qué tiene que caer la manzana siempre perpendicularmente al suelo? ¿Por qué no cae hacia arriba o hacia un lado, y no siempre hacia el centro de la Tierra? La razón tiene que ser que la Tierra la atrae. Debe haber una fuerza de atracción en la materia; y la suma de la fuerza de atracción de la materia de la Tierra debe estar en el centro de la Tierra, y no en otro lado. Por esto la manzana cae perpendicularmente, hacia el centro. Por tanto, si la materia atrae a la materia, debe ser en proporción a su cantidad [la masa]. La manzana atrae a la Tierra tanto como la Tierra atrae a la manzana. Hay una fuerza, la que aquí llamamos gravedad, que se extiende por todo el universo".^[3][pic 3][pic 4]

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