Experiencia: Aceleración debido a la Gravedad

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL
Facultad Regional Rosario
Depto. CIENCIAS BÁSICAS - UDB Física Cátedra FÍSICA I Laboratorio de Física
Cuaderno del alumno
Experiencia: Aceleración debido a la Gravedad
•
Adaptador de caída libre Pasco ME-9207B
•
Smart Timer ME-8930
OBJETIVO
El objetivo de este experimento es calcular la aceleración, debido a la gravedad, g de un objeto que cae
hacia la tierra (caída libre).
IDEAS PREVIAS
Hace más de veintidós siglos, Aristóteles, filósofo griego propuso que todos los
cuerpos se movían naturalmente hacia su posición de reposo. Los cuerpos
pesados, como una piedra, (denominados graves) tendían naturalmente a ir
hacia abajo. Él llamó a esta fuerza "gravedad". En el siglo diecisiete, el
científico inglés Isaac Newton mostró que la gravedad es una fuerza universal
que se extiende más allá de la Tierra. Esta fuerza es la que hace que la Luna
gire alrededor de la Tierra y que ésta gire alrededor del Sol.
Cuando un objeto cae libremente, la única fuerza que actúa sobre este objeto
(despreciando la resistencia del aire) es la fuerza de la gravedad. A medida que
el objeto cae, se va acelerando. Esto significa que la velocidad cambia. Para un
objeto que cae cerca de la superficie terrestre, el cambio de velocidad se puede
suponer constante. Este valor es "la aceleración debido a la gravedad", que se
representa con g. Si ignoramos la resistencia del aire, un cuerpo que cae acelera
como si fuera caída libre. Midiendo el movimiento del cuerpo que cae podemos
encontrar el valor de la aceleración de la gravedad.
Para esta experiencia se deja caer una bola de acero. Si h es la altura de la caída
(medida desde la parte inferior de la bola antes de la caída), y t es el tiempo de
caída, resulta:
h=
1 2
gt
2
de donde
g=
2h
t2
PROCEDIMIENTO
MEDIDAS DE SEGURIDAD
Siga estrictamente todas las instrucciones para el uso correcto del equipo
Debido a lo corto del tiempo a ser medido durante la caída, en imposible la medición mediante la
observación visual de la caída y la toma de tiempo con un cronómetro manual. El Adaptador de caída libre
permite medir el tiempo transcurrido desde que se suelta una bola de acero hasta que golpea una superficie
receptora. Mediante distintas interfases y los programas ScienceWorkshop, DataStudio o el Smart Timer se
registra el tiempo empleado en la caída.
El Adaptador de caída libre
El Adaptador de caída libre ME-9207B es un dispositivo que permite liberar objetos para permitir su caída o
desplazamiento, permitiendo la medición del tiempo de caída. Funciona conectado a diversos dispositivos
para medir tiempo como el cronómetro digital inteligente o a través de la interfases ScienceWorkshop® o
Xplorer GLX®.
En este experimento, una bola de acero está retenida por una lámina elástica metálica, de modo que cierra el
circuito de corriente que dispara el proceso de medición. La lámina elástica se mantiene en posición
Aceleración debido a la gravedad con Adaptador de caída libre y Smart Timer
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sujetando la bola mediante un vástago retenido por un tornillo manual. Cuando se afloja el tornillo la bola es
liberada, el circuito eléctrico queda abierto y el sistema empieza a medir el tiempo hasta que la bola golpea
la superficie receptora, lo que detiene automáticamente la medición.
Vástago
Lámina
elástica
Bola (retenida)
h
Ficha para conectar al
cronómetro digital
Superficie receptora
PARTE I: Conexión del Adaptador de caída libre
Utilizando el cronómetro digital inteligente Smart Timer PASCO ME-8930
Parte II: Montaje Experimental
ATENCIÓN: Parte de estos procedimientos pueden haber sido completados antes de la
realización del práctico, NO LOS EJECUTE A MENOS QUE SE LO INDIQUEN.
1.
Coloque el Adaptador de Caída Libre en el soporte, cuidando la alineación con la superficie receptora.
2.
Coloque la bola en el Adaptador, reteniéndola entre la lámina elástica y el contacto de bronce en la
cara fija del Adaptador. Desplace el perno de fijación flexionando la lámina elástica hasta que la bola
quede retenida firmemente. Sujete el perno mediante el tornillo manual (lado izquierdo).
3.
Mida cuidadosamente la distancia de caída desde la parte inferior de la bola hasta la superficie del
receptor.
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4.
Para verificar la alineación con la superficie receptora, afloje el tornillo y compruebe que la bola cae
en el centro de la misma.
5.
Conecte la ficha del Adaptador de caída libre en
6.
Seleccione la magnitud a medir con el botón “Select Measurement” (rojo). Presione repetidas veces
hasta que en la línea superior de la pantalla aparezca “Time:”.
7.
Seleccione el modo de medición con el botón “Select Mode” (azul). En este caso se va a utilizar el
modo cronómetro ((stopwatch). En la línea superior ahora debe aparecer “Time: Stopwatch”
el canal 1 del Smart Timer.
Práctica para el registro de información
•
Antes de empezar a registrar datos, practique el movimiento y asegúrese que el dispositivo de disparo
de la bola esté alineado con la superficie receptora. Siga los pasos de la Parte III: Registro de datos
hasta estar seguro del procedimiento.
Parte III: Registro de datos
1.
Ajuste la altura del Adaptador de caída libre, sujete la bola y realice un disparo de prueba para
verifica la alineación con la superficie receptora. Mida la distancia de caída.
2.
Click el botón Start/Stop para empezar el registro de datos. En la segunda línea de la pantalla
aparece un asterisco * indicando que el dispositivo está listo para realizar la medición.
3.
Libere la bola aflojando el tornillo manual.
4.
Click el botón Start/Stop después de que la bola impacte la superficie receptora para terminar el
registro de datos.
ADVERTENCIA! No modifique la posición del Adaptador de caída libre.
5.
Reponga la bola sin modificar la altura de caída y repita los pasos 2 a 4. Si los resultados de tres
mediciones concuerdan con un margen de error razonable, vaya al paso 1 y seleccione una nueva
altura.
6.
Realice el experimento con tres alturas distintas.
7.
Complete los cálculos de la hoja de Informe de Laboratorio,
Parte IV: Predicción del tiempo de caída libre
En esta parte del trabajo práctico se verificará el error entre el tiempo de caída de la bola determinado
experimentalmente con el Smart Timer con el calculado teóricamente.
El tiempo de caída libre (despreciando la resistencia del aire) es:
Complete los cálculos de la hoja de Informe de Laboratorio,
t=
2h
g
Intervinieron: dg/ac (PASCO), dosr (Tec. Educ.), edr (UTN FRRo)
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Informe de Laboratorio
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Especialidad
División
Apellido y nombre
Comisión
Fecha de
realización
Dispositivo experimental
Software utilizado
Tabla 1 Determinación del Tiempo de caída y la Aceleración de la Gravedad
Altura de caída:
Ensayo
Tiempo de
caída
Altura de caída:
Valor de
g
Tiempo de
caída
Altura de caída:
Valor de
g
Tiempo de
caída
Valor de
g
Ensayo 1
Ensayo 2
Ensayo 3
Promedio
Error (%) (*)
* Para el cálculo de error tomar g = 9,81 m/s2
Tabla 2 Estimación teórica del tiempo de caída
Altura de caída: (Tomar los valores de la Tabla 1)
Tiempo de caída teórico
Tiempo de caída experimental promedio (Tabla 1)
Error porcentual (*)
 valor teórico - valor experimental 
0
 × 100 0
valor teórico

Recuerde: Error porcentual = 
PREGUNTAS (continuar al dorso)
1.
¿Qué factores cree usted que fueron los causantes de la diferencia de error?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Revisado
Aprobado
Rehacer
Fecha
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