Fisica Práctica

Práctica 4

Caída Libre

                                        Kevin Cardona Ledezma,

                                           Juan Diego Galindez Restrepo

Laboratorio de Física Mecánica

Instituto Tecnológico Metropolitano

Medellín, Colombia

RESUMEN

Decimos que un cuerpo está en caída libre cuando se encuentra en movimiento vertical en cercanías de la superficie terrestre, bajo la acción exclusiva de la fuerza de gravedad. La caída libre es un caso particular de movimiento uniformemente acelerado, tal vez el más importante debido a que todos los actos de nuestra vida diaria están condicionados por esta aceleración

Palabras claves

Caída libre, gravedad, aceleración, MUA, superficie terrestre, movimiento vertical

Abstract

This document will deal with the application of MRUA (uniformly accelerated rectilinear motion) in two mobiles A and B with opposite directions. In mobile A, the initial speed will be calculated with a single sensor and the timer in MODE 1 and then changed to MODE 2; The 4 sensors will be used to record 10 positions and times so that the behavior of this can be appreciated through a graph, and then have the equation. For mobile B, 10 positions and times will also be registered, but in the opposite direction to be able to appreciate their behavior through a graph and thus obtain their equation. Finally, it will be calculated in what time the two mobiles are and their result will be appreciated by joining the two graphs.

Keywords

Free fall, gravity, acceleration, MUA, land surface, vertical movement

I.           INTRODUCCIÓN

¿Por qué caen los cuerpos? esta pregunta

es   tan   antigua   y   ha   despertado   la

curiosidad   dementes   geniales   como

Galileo   Galilei   e   Isaac   Newton   quienes

quisieron dar una explicación lógica a una

de   las   interacciones   fundamentales   de   la

naturaleza:  EL   MOVIMIENTO   EN

CAÍDA LIBRE.

Al soltar una piedra desde cierta altura esta

caerá   indudablemente.   Pero, ¿se   acelera

durante   la   caída?   ¿Qué   velocidades

adquirirá   durante   esta   caída?  Entre   los

diversos movimientos que se produce en la

naturaleza, siempre ha habido interés en el

estudio del movimiento de caída libre de

los cuerpos próximos a la superficie de la

tierra.   Cuando   dejamos   caer   un   objeto,

como   por   ejemplo   una   piedra, podemos comprobar   que   al   caer   su   velocidad

aumenta, es   decir, su   movimiento   es

acelerado; esto   se   debe   a la   atracción

gravitatoria   de   la   tierra   que   hace   que   la

piedra caiga una vez que la hemos soltado.

En otras palabras, el movimiento de caída

libre, es un movimiento ideal de un objeto

en el que se desprecian, el rozamiento y

viscosidad del aire y otros factores dejando

un movimiento libre influenciado sólo por

la atracción de la Tierra, la misma que es

uniforme   porque   no   varía

significativamente   dentro   del   marco   de

referencia considerada. (Hewitt P., 2004)

Para comprender el movimiento de caída

libre, a   lo   largo   de   este   informe,

analizaremos   la   relación   que   tienen   la

distancia   o   altura   desde   la   cual   cae   el

objeto, el tiempo que se toma en llegar a la

superficie o suelo, y la velocidad con que

realiza este trayecto.

II. DESARROLLO (Procedimiento experimental)

Objetivo: Medir indirectamente el valor de la aceleración de la gravedad y comparar la medida con el valor aceptado para esta cantidad en la ciudad de Medellín.

Materiales:

• Disparador, 2 sensores y contador de tiempos marca PHYWE.
• Esfera metálica.
• Flexómetro, plomada y tornillo micrométrico.
• Soporte universal con pinzas.

A. Parte I

TEORIA

[pic 1]

Figura 1. Sistema de referencia asociado al movimiento del cuerpo en caída libre.

Considere un cuerpo con una velocidad ~vo cuando su posición respecto a un observador O ubicado en el punto de salida del cuerpo es yo = 0, como se indica en la figura 1. Luego, de acuerdo al sistema de referencia de la figura 1, las ecuaciones cinemáticas de posición y velocidad que describen el movimiento del cuerpo son:

[pic 2]

Cuando el cuerpo pasa por las posiciones y = y1 y y = y2 indicadas en la figura 1, la ecuación cinemática de posición (1a) adquiere la siguiente forma:

[pic 3]

Finalmente, a partir de las ecuaciones (2a) y (2b), podemos obtener una expresión que nos va a permitir estimar la aceleración de la gravedad g en términos de y1, y2, t1, t2 y vo, esto es:

[pic 4]

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Parte I

Realice el montaje experimental que se indica en la figura 2, donde el sensor debe colocarse exactamente donde termina el tubo plástico y el contador de tiempos debe ubicarse en el modo 1 (tiempo de oscuridad).

[pic 5]

Figura 2. Montaje experimental #1.

En la figura, la flecha que acompaña el disparador indica la dirección en la cual debe salir el ´embolo cuando se accione el sistema.

Seguidamente, accione el disparador y registre el tiempo que tarda la esfera en pasar por el sensor. Repita este procedimiento 5 veces y calcule el tiempo promedio con su respectiva desviación estándar. Adicionalmente, determine el diámetro de la esfera con su respectiva incertidumbre. Lleve sus resultados a la tabla I.

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