Caída libre Física I Resumen Para esta práctica de laboratorio sobre caída libre, el soporte de caída libre medirá el tiempo de caída de las esferas de acero de diferentes tamaños y masas. Usando un metro y un soporte universal para medir la altura de la esfera de acero para posteriormente dejarle caer y tomar datos. Para la obtención de datos se realizaron mediciones de tiempos de caída a diferentes alturas para así establecer el valor experimental de la gravedad y su respectivo porcentaje de error. Abstract For this free fall laboratory practice, the free fall adapter will measure the decay time of steel spheres of different sizes and masses. Using a meter and a universal support to measure the height of the steel sphere to later drop and take data. To obtain data, measurements of decay times were made at different heights in order to establish the experimental value of the severity and its respective error rate. MARCO TEORICO INTRODUCCIÓN En cinemática, la caída libre es un movimiento de un cuerpo donde solamente influye la gravedad. En este movimiento no se aprecia el rozamiento del cuerpo con el aire, es decir, se estudia el vacío. El movimiento de la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado. La aceleración instantánea es independiente de la masa del cuerpo, es decir, si dejamos caer un coche y una pulga, ambos cuerpos tendrán la misma aceleración, que coincide con la aceleración de la gravedad (g). Se verifica que si el cuerpo se encuentra cerca de la superficie de la tierra (alturas pequeñas comparadas con el radio de la tierra Rtierra= 6400km) la aceleración de la gravedad se puede considerar constante y su valor aproximado es: g= 9.8 m/s^2 Este movimiento se puede considerar un caso particular del MRUV donde la aceleración constante (la aceleración de la gravedad g se aproxima a: g= 10 m/s^2 Un objeto en caída libre es un objeto que está cayendo bajo la única influencia de la gravedad. Se dice que cualquier objeto sobre el que se actúa sobre la fuerza de la gravedad se encuentra en estado de caída libre . Hay dos características de movimiento importantes que son verdaderas de los objetos en caída libre: Los objetos en caída libre no encuentran resistencia al aire. Todos los objetos en caída libre (en la Tierra) aceleran hacia abajo a una velocidad de 9.8 m / s / s (a menudo se aproximan a 10 m / s / s para los cálculos de la parte posterior del sobre )Debido a que los objetos en caída libre se aceleran hacia abajo a una velocidad de 9.8 m / s / s, un diagrama de puntos de su movimiento representaría una aceleración. El diagrama de puntos a la derecha muestra la aceleración de un objeto en caída libre. Se muestra la posición del objeto en intervalos de tiempo regulares, es decir, cada 0,1 segundos. El hecho de que la distancia que recorre el objeto en cada intervalo de tiempo esté aumentando es una señal segura de que la bola se está acelerando a medida que cae hacia abajo. Recuerde, que, si un objeto se desplaza hacia abajo y se acelera, entonces su aceleración es hacia abajo. La aceleración a la que se ve sometido un cuerpo en caída libre es tan importante en la Física que recibe el nombre especial de aceleración de la gravedad y se representa mediante la letra g. Lugar g (m/s²) Mercurio 2.8 Venus 8.9 Tierra 9.8 Marte 3.7 Júpiter 22.9 Saturno 9.1 Urano 7.8 Neptuno 11.0 Luna 1.6 Hemos dicho antes que la aceleración de un cuerpo en caída libre dependía del lugar en el que se encontrara. A la izquierda tienes algunos valores aproximados de g en diferentes lugares de nuestro Sistema Solar. Para hacer más cómodos los cálculos de clase solemos utilizar para la aceleración de la gravedad en la Tierra el valor aproximado de 10 m/s² en lugar de 9.8 m/s², que sería más correcto. tiempo (s) 0 1 2 3 4 5 6 7 posición (m) 0 -5 -20 -45 -80 -125 -180 -245 Ahora es un buen momento para repasar las páginas que se refieren a la interpretación de las gráficas e-t y v-t y recordar lo que hemos aprendido sobre ellas. Ya hemos visto que las gráficas posición- tiempo y velocidad- tiempo pueden proporcionarnos mucha información sobre las características de un movimiento. Para la caída libre, la gráfica posición tiempo tiene la siguiente apariencia: Recuerda que en las gráficas posicióntiempo, una curva indicaba la existencia de aceleración. La pendiente cada vez más negativa nos indica que la velocidad del cuerpo es cada vez más negativa, es decir cada vez mayor pero dirigida hacia abajo. Esto significa que el movimiento se va haciendo más rápido a medida que transcurre el tiempo. Observa la gráfica v-t de la derecha que corresponde a un movimiento de caída libre. Su forma recta nos indica que la aceleración es constante, es decir que la variación de la velocidad en intervalos regulares de tiempo es constante. tiempo (s) 0 1 2 3 4 5 velocidad (m/s) 0 -9.8 -19.6 -29.4 -39.2 -49 La pendiente negativa nos indica que la aceleración es negativa. En la tabla anterior podemos ver que la variación de la velocidad a intervalos de un segundo es siempre la misma (-9.8 m/s). Esto quiere decir que la aceleración para cualquiera de los intervalos de tiempo es: g = -9.8 m/s / 1s = -9.8 m/s/s = -9.8 m/s2 PROCEDIMIENTO MATERIALES -Equipo de caída libre con contador digital. -Esferas de acero de diferentes masas. - Soporte -Metro -Canastilla de recepción PROCEDIMIENTO 1. Ya contando con el equipo debidamente montado, se procede a encender el contador digital. 2. Se revisa que el electroimán coincida verticalmente con la goma de la placa de contacto. 3. Se debe poner la esfera en el electroimán de la siguiente manera: 4. Se deja caer la esfera de acero oprimiendo el botón que hay en la parte inferior del soporte cerca a la canastilla de recepción. 5. Oprimir el botón hasta que el balín golpee la placa y el reloj se detenga. Si el dispositivo está bien armado el electroimán soltará al balín, el cual caerá y se activará el cronómetro. El cronómetro se detendrá cuando el balín golpee la placa de contacto. 6. 7. 8. Anotar el tiempo indicado en el cronómetro en la tabla asignada y repetir el paso anterior hasta que la tabla esté completada. RESULTADOS 90 75 60 45 30 15 0 PROMEDIOS 𝑡(𝑠) 0,435 0,394 0,353 0,305 0,249 0,174 0 GRAFICAS Regresión cuadrática 𝑡(𝑠)2 0,189 0,155 0,124 0,093 0,062 0,030 0 Regresión lineal PORCENTAJE DE ERROR %𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA 𝑔 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎 − 𝑔 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 ∗ 100 𝑔 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑎
