Informe de laboratorio de caída libre

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Marco teórico.

Caída libre.

La caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, que se puede presentar en dos situaciones, entre ellas evidentemente se encuentra la caída libre y a su vez el lanzamiento vertical.

La caída libre presenta dos ecuaciones: 

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(1)        

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(2).        

En la caída libre la aceleración se ve representada por la gravedad, que es negativa en el caso de caída o positiva, cuando realizamos un lanzamiento vertical, para ambos casos su valor es de 9,81.[pic 5]

La caída libre experimentalmente, es cuando un objeto cae a una altura “h”, con una velocidad inicial de 0m/s, despreciando cualquier rozamiento que se presente con el aire u otro obstáculo, como cualquier otro caso en la física se resuelve utilizando un sistema de referencia que facilitará la interpretación de datos y la solución del problema en cuestión.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Este movimiento se presenta cuando un elemento tiene un desplazamiento en línea recta, con una aceleración constante, el ejemplo más utilizado en este movimiento es el de caída libre, en el cual tenemos un cuerpo que se desplaza sólo en el eje (Y), sometido a una aceleración constante, que para este caso es la gravedad. “En física newtoniana se determina que en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado; 1) La velocidad varía linealmente respecto al tiempo. 2) La posición varía según una relación cuadrática del tiempo bajo esta ecuación:   .[pic 6]

En donde “y” es la posición final y “” es la posición inicial. [pic 7]

Gravedad.

La gravedad es una fuerza, que origina una aceleración que sufre un cuerpo, respecto a una entidad física significativa, esta fuerza se dirige hacia el centro de dicho objeto. La ley de gravitación universal fue planteada por newton, en esta se define a la gravedad como una acción a distancia, es decir, su fuerza se ve alterada de acuerdo a la distancia a la que se encuentren los cuerpos, siendo mayor en su cercanía y menor a medida que se alejan.

Montaje y procedimiento experimental

Materiales

• Dispositivo de medida de tiempo de caída libre.
• Dos esferas de acero de distintos tamaños y masas.

Procedimiento

1. Se hizo el montaje del sistema de caída libre, conectando a este el cronómetro para medir el tiempo de caída.
2. Se ubicó la posición de despegue de cada esfera utilizando el metro adherido al sistema de caída libre.
3. La altura inicial se fijó ajustando la atracción del electroimán, asegurándose de que fuese leve para asegurar la caída de la esfera.
4. Con el cronómetro en cero y la altura fijada se accionó el interruptor para desactivar el electroimán y de esta manera dejar caer la esfera.  
5.  Se tomó el tiempo en que tardó la esfera en impactar sobre la placa de recepción que detiene el cronómetro digital.
6.  Este proco se repitió tres veces por cada esfera en 10 alturas diferentes.

Análisis de resultados

Por cada altura se obtienen tres tiempos diferentes al dejar caer libremente la esfera metálica, a continuación, se realiza un promedio de estos tiempos y se relacionan con las diferentes alturas tomadas como referencia, de esta manera se obtienen los datos organizados en la tabla 1.

Con los datos de la tabla1 es posible trazar la gráfica 1 relacionando la altura que se tuvo en cuanta junto con los tiempos de ambas esferas.

En esta gráfica es posible observar como a pesar de la diferencia de masas de las esferas metálicas y las leves diferencias de tiempos de caída entre los cuerpos, tienden a caer a la misma velocidad.

Tabla 1. Datos posición inicial vs. Tiempo de caída libre de las esferas.

Para linealizar la gráfica resultante anteriormente, se procede a operar con logaritmo en base diez a los datos contenidos en la tabla 1 que relaciona la altura inicial con los tiempos de caída de ambas esferas, es  así como se extraen las cifras que se muestran en la tabla 2. 

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