PRÁCTICA CASERA No. 2 CAÍDA LIBRE

PRÁCTICA CASERA No. 2

CAÍDA LIBRE

1. OBJETIVOS.

1. Estudiar un ejemplo del movimiento rectilíneo de un cuerpo con aceleración constante.

1. Determinar el valor de la aceleración gravitacional g, cerca de la superficie terrestre.

1. Introducir al estudiante al diseño de experimentos mediante la observación cuantitativa de un fenómeno natural sencillo.

1. CONCEPTOS A AFIANZAR.

1. Cinemática del movimiento rectilíneo.
2. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
3. Conceptos previos:

1. Distancia, posición, desplazamiento.
2. Rapidez, velocidad.
3. Aceleración.

1. TÉCNICAS EXPERIMENTALES.

1. Diseño del experimento a cargo del estudiante.
2. Medición de longitudes. 
3. Medición de tiempos.
4. Cálculo de error.
5. Cálculo de incertidumbres por métodos tipo B (no estadísticos).
6. Propagación de incertidumbres (incertidumbre combinada).
7. Evaluación del resultado de una medición usando diferentes criterios:  

• Error  
• Incertidumbre.

1. Reporte del resultado de una medición con su incertidumbre usando el número correcto de cifras significativas.

1. TIEMPO NECESARIO PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

2 Horas.

1. EQUIPO REQUERIDO.

1. Objeto que cae.
2. Regla o metro.
3. Cronómetro.
4. Cuerda.
5. Plomada.

1. PROCEDIMIENTO.

1. Según su criterio, escoja un objeto con la forma adecuada para poder suponer que el rozamiento del aire sobre él será despreciable al dejarlo caer libremente. 
2. Escoja diferentes alturas desde las cuales dejar caer el objeto y mida el valor de cada una (puede usar la cuerda, la plomada y la regla). 
3. Para cada una de las alturas deje caer el cuerpo seleccionado en 6.1 soltándolo desde el reposo. Mida el tiempo que tarda en caer. Si lo considera conveniente repita varias veces la medida del tiempo de caída para cada altura. 
4. Estime la incertidumbre de medición de las diferentes alturas y tiempos. 
5. Sugerencias.

1. Los valores de las diferentes alturas de caída, así como las técnicas de medición de alturas y tiempos, se deben seleccionar de tal manera que la incertidumbre relativa de cada medida sea suficientemente pequeña.
2. Identifique posibles fuentes de error sistemático. Trate de eliminar o minimizar estos errores cuando diseñe su procedimiento experimental. En caso de no ser posible intente cuantificarlos. (Por ejemplo, si usted apaga el cronómetro cuando escucha el sonido del cuerpo al caer, estime el tiempo que dicho sonido tarda en llegar a sus oídos, su tiempo de reacción, etc). Sí la estimación resultase significativa, corrija el resultado de medición en un valor igual al error sistemático estimado.  
3. Analice y procese las medidas de tiempo y altura para obtener el valor de la aceleración gravitacional. Usted puede usar diferentes técnicas para ello. Por ejemplo:

• Grafique altura vs. tiempo y linealice la gráfica obtenida. Obtenga g de la gráfica de linealización.  

• Alternativa 2: Para cada par de datos de altura y tiempo halle g. Obtenga la mejor estimación para g mediante el promedio estadístico.  

1. TIPO DE INFORME REQUERIDO.

Formato de Artículo para revista:

• Título.
• Autores.
• resumen.
• Introducción.
• Teoría.
• Procedimiento experimental.
• Datos experimentales.
• Análisis.
• Conclusiones. 

1. PREGUNTAS.

1. ¿Cuáles pueden ser las principales causas de error sistemático en esta práctica? ¿Qué suposiciones ha hecho en el diseño del experimento que no se cumplen necesariamente en la realidad?
2. Determine el error y el error relativo del valor obtenido respecto al valor convencionalmente verdadero: g = 978 cm/s2.  
3. Determine la incertidumbre del valor medido de g. Exprese este valor medido y su incertidumbre con el número correcto de cifras significativas.

1. BIBLIOGRAFÍA.

1. S. Lea and J. Burke, PHYSICS, The Nature of Things, Brooks/Cole Publishing Company, 1997, Sección 2.3.  
2. R. A. Serway, Fisica, Tomo I, 4ª Edición, McGraw Hill, 1997, Secciones 2.4 y 2.5.
3. W. E. Gettys, F. J. Keller, M. J. Skove, FÍSICA: Clásica y Moderna, McGraw Hill, 1991, Secciones 3.5 y 3.6. 
4. L. A. Rodríguez, Laboratorio Cero y Notas de Clase. 

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