LABORATORIO DE FÍSICA – Experimento 5 24 EXPERIMENTO Nº

LABORATORIO DE FÍSICA – Experimento 5
EXPERIMENTO Nº 5
FUERZA DE GRAVEDAD
INTRODUCCION
En este experimento se usará la segunda Ley de Newton; (F=m*a) para medir la fuerza
ejercida sobre un objeto por el campo de Gravitación Terrestre. Idealmente se podría simplificar
la medida de la aceleración de un objeto en caída libre, midiendo su masa y calculando la
fuerza. De cualquier forma es difícil medir con exactitud la aceleración de un objeto en caída
libre. La exactitud puede ser incrementada midiendo varias veces pequeñas aceleraciones de
un objeto tal como un deslizador, bajando por un plano inclinado.
La fuerza gravitacional, Fg, puede ser descompuesta en sus dos componentes, una
actuando perpendicular y la otra actuando paralelamente al movimiento del deslizador. Solo la
componente que actúa a lo largo de la dirección del movimiento puede acelerar el deslizador.
La otra componente es balanceada por la fuerza del cojín de aire de la pista, actuando en la
dirección opuesta del diagrama F = Fg*senθ, donde Fg es la fuerza gravitatoria total y F es la
componente que acelera el deslizador. Por medio de la aceleración F puede ser determinada y
Fg puede ser calculada.
EQUIPO A UTILIZAR
SUPLIDOR Y CONDUCTO DE AIRE
PISTA DE AIRE
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TABLAS DE MARCADO
SOPORTES
CRONÓMETRO FOTOCELULAR
DESLIZADOR
JUEGOS DE PESAS
RECOMENDACIONES PARA LA PRÁCTICA Nº 5
1. Buena colocación de las fotocélulas, que deben estar perpendiculares al deslizador.
2. Evitar una mala nivelación de la pista de aire.
3. Presurización de la pista.
4. Apagar el suplidor cuando no se utilice.
5. No permitir que el deslizador golpee el final de la pista.
6. Soltar el deslizador de la manera mas uniforme posible.
7. No mover los cronómetros al momento de resetearlos, ni cuando realice las mediciones con
el deslizador en el modo gate.
8. Tener en cuenta la forma de colocar los cronómetros (ayudarse con el deslizador)
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9. Coloque de manera equitativa las pesas de cada lado del deslizador para que estè en
equilibrio, coloque las masas correspondientes con los pesos requeridos.
10. Tenga cuidado al momento de leer los datos, y este seguro de cual tiempo es cual, para que
no tenga confusiones.
11. Anote bien los datos y verifique con sus compañeros, y repita el procedimiento de ser
necesario, para que estos sea los más precisos posibles.
12. Realice el experimento con la mayor seriedad y responsabilidad posible, para que el mismo
tenga éxito y los resultados sean correctos.
PROCEDIMIENTO
1. Instale la pista de aire como se muestra en la figura. Remueva el bloque y nivele
cuidadosamente la pista de aire.
2. Mida “d”, la distancia entre los soportes de la pista de aire. Anote la distancia en el espacio
correspondiente en la tabla de datos.
3. Coloque un bloque de espesor “h” por debajo del soporte de la pista de aire. Mida y anote “h”
en la tabla de datos. Para mejores resultados medir “h” con un calibrador.
4. Mida y anote “D”, la distancia que el deslizador se mueve sobre la pista de aire, desde donde
se enciende la primera fotocélula, hasta donde se enciende la segunda (mueva el deslizador y
observe el LED sobre la parte superior de la fotocélula; cuando encienda la luz, cuando
encienda la luz la fotocélula ha sido disparada).
5. Mida y anote “L”, la longitud del deslizador (mueva lentamente el deslizador hasta que pasa a
través de la fotocélula y mida la distancia recorrida desde la luz de entrada hasta donde se
apague).
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6. Mida y anote “m”, la masa del deslizador.
7. Coloque el cronómetro celular en el modo GATE y presione el botón RESET.
8. Mantenga el deslizador fijo cerca de la parte superior de la pista de aire, suelte el deslizador
para que pase libremente a través de la fotocélula. Anote t1 el tiempo en el cual el deslizador
bloquea la primera fotocélula, y t2 el tiempo durante el cual este obstruye la segunda fotocélula.
9. Repita las mediciones varias veces y anótelas en la tabla 5.1. Usted no necesita soltar el
deslizador desde el mismo punto sobre la pista de aire para cada ensayo pero este deberá
deslizarse libre y suavemente con un mínimo balanceo al pasar a través de las fotocélulas.
10. Cambie la masa del deslizador adicionando peso y repita los pasos del 6 al 8. Haga esto por
lo menos para cinco (5) diferentes pesos, anotando la masa (m) para cada serie de medidas. (Si
se dispone de tiempo y se desea, puede ensayar cambiando la altura del bloque usado para
inclinar la pista)
DATOS Y CALCULOS
D=________
d=________
θ =________
L=________
•
F: Fuerza actuante sobre el deslizador a lo largo del movimiento.
•
Fg: Fuerza actuante sobre el deslizador por efecto de la gravedad.
F = m*g
h=________
a prom = (A1+ A2+ A3) / 3
F = Fg * senθ
TABLA 5.1.
m
t1
t2
v1
v2
a
a prom
Fg
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θ, el
1. Calcular
ángulo de inclinación de la pista aire,
usando
la ecuación
θ=
arctg (h/d).
2. Para cada serie de tiempos medidos, dividir L por t1 y t2, para determinar V1 y V2, las
velocidades del deslizador cuando pasa a través de las dos fotocélulas.
3. Para cada serie de tiempos medidos, calcule a, la aceleración del deslizador, usando la
ecuación:
V2 2– V21 = 2a (X2 – X1) = 2aD.
4. Para cada valor de la masa que usted usó, tome el promedio de sus aceleraciones
calculadas para determinar aprom.
5. Para cada aceleración promedio, calcule la fuerza actuante sobre el deslizador a lo largo del
movimiento.
6. Para cada valor de F, determine Fg.
7. Construya una gráfica de Fg contra m, con m como la variable independiente. (eje X)
Gráfico 5.1
Fuerza de gravedad
Fg (N)
Fg Vs. m
Masa del deslizador más agregado
m (Kg.)
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POSTLABORATORIO
Preguntas al estudiante
1. ¿Muestra su gráfica una relación lineal entre Fg y m?
2. ¿Pasa por el origen?
3. En la fuerza gravitacional, ¿qué actuó sobre la masa proporcional a ella? Si es así, la fuerza de
gravitación puede ser expresada por la ecuación Fg = m × g, donde g es una constante. Si este es el
caso medir la pendiente de su gráfica para determinar el valor de g.
4. En el experimento se asumió que la aceleración del deslizador era constante, ¿Fue esto una
suposición razonable?, ¿Cómo podría probar esto?
5. La ecuación V2 2– V21 = 2a (X2 – X1) = 2aD. Fue usada para calcular la aceleración, ¿Para qué
condiciones es válida esta ecuación?, ¿Se presentaron estas condiciones en este experimento?
6.
¿Puede usar la relación Fg = m×g para determinar la fuerza actuante entre la tierra y la luna?
Explique.
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Considerando el basamento teórico y los resultados obtenidos en el experimento plantee un
análisis de los resultados
Conclusiones y Recomendaciones
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