Caida Libre

PRACTICA IV: CAÍDA LIBRE

MAURO ESCUDERO, HIJAM PEREZ, IGNACIO MONTES

Departamento de Física y Electrónica

Universidad de Córdoba, Montería

RESUMEN

Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad.

Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. En la Tierra este valor es de aproximadamente 9,8 m/s², es decir que los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo.

En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.

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.

MATERIALES.

• Soporte con dispositivos de enganche y de parada

• Regla milimetrada

• Cronómetro digital con resolución de 0,001 s

• Bola metálica

• Bola de caucho

MARCO TEORICO

Caída libre de los cuerpos

El ejemplo más claro de movimiento uniformemente acelerado es el de un objeto que se deja caer al vacío. La gravedad actúa produciendo una aceleración continua y constante. Galileo fue el primero que estudió la caída de los cuerpos lanzando objetos de distinto peso que caían al mismo tiempo.

Leyes de la caída libre de los cuerpos

1. Todos los cuerpos caen al vacío con la misma aceleración

2. Los cuerpos al caer adquieren velocidades que son proporcionales a los tiempos que emplean en la caída.

3. Los espacios que recorren los cuerpos al caer, están en proporción directa de los cuadrados de los tiempos que tardan en recorrerlos.

Ley de la caída en el vació.

Galileo y Newton demostraron que estas diferencias se deben a la resistencia que ejerce el aire sobre los cuerpos y que varía con la forma y dimensiones de los mismos. El segundo de estos dos físicos puso de manifiesto, en particular, que los cuerpos que caen en el vació lo hacen todos según las mismas leyes. Para estudiar el movimiento de caída bajo la sola acción de la gravedad, será necesario, por consiguiente, operar en el vació o, por lo menos, conseguir que las fuerzas de rozamiento del aire Sean despreciables con respecto a la gravedad. Como esas aumentan con la superficie y la velocidad, se utilizaran cuerpos de mucho peso y dimensiones reducidas y se escogerán velocidades no demasiado grandes. La velocidad promedio durante un intervalo de tiempo se encuentra mediante la ecuación V=Δy / Δt, donde Δy es la distancia recorrida durante un intervalo de tiempo Δt. La función de posición que describe el movimiento en cualquier tiempo para caída libre es:

Y= V0 t -1/2gt2 a= (Vf- V0) / t

OBJETIVOS

• El alumno estudiará el movimiento de un objeto en caída libre.

• Determinar el valor de la aceleración de la gravedad.

MONTAJE Y PROCEMIENTO

Antes de empezar con la experimento el profesor hizo una breve introducción al tema de caída libre, explicando como ocurre este movimiento, y señalando sus mas importantes características como son las ecuaciones con las que se estudia este fenómeno. Después de esto con los grupos ya conformados el auxiliar de laboratorio procedió a darnos una explicación, en la cual indicaba que se debía hacer y con qué instrumentos se iban a trabajar para este experimento. El montaje ya estaba adecuado para su uso, contábamos con dos esferas una de goma (2g) y otra de cristal (5g) y funcionaba de la siguiente forma: habían 4 barreras ópticas o sensores bien alineados de forma vertical, un sujetador con el cual se sostenía la esfera. Para la primera esfera de goma fue sencillo sostenerla mientras alguien presionaba el botón del contador, se accionaba el sujetador y se dejaba caer la esfera; de igual manera funcionaba con a esfera de cristal solo fue más complicado sostenerla con el sujetador por ser muy deslizante, pero con la ayuda de varios compañeros se logró llevar a cabo. Lo que se hizo fue medir los tiempos que tardaban las esferas de distintas masas en llegar a cada uno de los 4 sensores. Este procedimiento se hizo 3 veces para la esfera que escogiéramos obteniéndose resultados diferentes, pero muy parecidos.

ANALISIS DE RESULTADOS

La realización de este experimento, correspondiente a la caída libre de un cuerpo, concuerda y reafirma lo que la teoría indica respecto a dicho movimiento. Se muestra claramente en la tabla que a medida que aumenta la altura desde la que cae el balín, el tiempo que este tarda en caer también aumenta, además, al comparar la caída de dos cuerpos con masas o pesos distintos, los cambios de velocidad son los mismos para ambos y ambos cuerpos caen al mismo tiempo independientemente de esta diferencia en peso.

PREGUNTAS

1. Depende el tiempo de caída de un cuerpo, de su peso ? explique su repuesta

R/ No depende de su peso por que la aceleración que ejerce la gravedad sobre los cuerpos sin importar su peso es la misma (9.8 m/s2); aquí lo que influye en que el cuerpo caiga primero o más rápido que otro es su masa, es decir, entre mas volumen ocupe un cuerpo mas fricción del aire se presentara sobre éste retrasando o retardando su caída. Otra forma de explicar esto sería: es cierto que entre más peso tenga el cuerpo

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