Experimento De Caida Libre

Introducción

En esta práctica se pretende ejemplificar el principio de la inercia: “todo cuerpo que no esté sometido a fuerza neta mantendrá su estado de movimiento”. Se dispone el montaje, que consiste en llenar un vaso de agua hasta la mitad, colocar sobre éste una cartulina y luego sobre ésta un Canuto que será la base que sostendrá un huevo. El objetivo es introducir el huevo, sano y salvo, dentro del vaso tocando únicamente la cartulina. Se consigue simplemente golpeando la cartulina horizontalmente.

Desarrollo

Para este experimento utilizamos los siguientes materiales:

1 Vaso

1 Huevo

1 Cartulina

1 Canuto

Algo de agua

Montaje del experimento.

Una vez que tuvimos los materiales nombrados anteriormente, llevamos a cabo el montaje del experimento lo cual fue muy sencillo:

Llenamos el vaso de agua hasta la mitad

Colocamos el vaso sobre una superficie horizontal firme, que en este caso fue una mesa.

Tapamos el vaso colocando sobre él la cartulina, colocándola lo más centrada posible para maximizar la estabilidad.

Colocamos el canuto sobre la cartulina en posición vertical, totalmente centrado.

Luego con sumo cuidado colocamos el huevo sobre el canuto.

Procedimiento

Una vez montado el experimento, el procedimiento fue muy sencillo; simplemente empujamos la cartulina cuidadosamente con la mano. Dimos un golpe seco completamente horizontal.

Explicación Teórica

La situación justo después del golpe se muestra en la siguiente figura;

La fuerza aplicada sobre la cartulina la acelera hacia la izquierda. Dado que el canuto está en contacto directo con la cartulina, existe cierta fuerza de rozamiento sobre el canuto. Dicha fuerza de rozamiento tiene dos efectos:

El canuto en su conjunto se acelera hacia la izquierda, según la segunda ley de Newton aplicada al centro de masas.

Como la fuerza de rozamiento se aplica en un extremo, el canuto empieza a rotar alrededor de su centro de masas.

Analicemos los dos movimientos del canuto por separado. Primero, la translación de todo el canuto hace que éste se aparte rápidamente de su posición inicial. Segundo, la rotación provocará que el extremo inferior tienda a levantarse (puede que no llegue a conseguirlo, si la fuerza de rozamiento no es lo suficientemente grande, ya que entonces entra en juego la gravedad), mientras que el extremo superior descenderá. Este es uno de los puntos fundamentales: el extremo superior del canuto, donde reposa el huevo, tiende a descender, no a moverse hacia la izquierda. Dado que el canuto no intenta deslizarse sobre la superficie inferior del huevo, no habrá fuerza de rozamiento entre ambos.

Durante el momento del choque, dado que no hay ninguna fuerza sobre el huevo, según el principio de inercia, este permanecerá inmóvil. Entonces entrará en juego la gravedad, que lo hará descender en caída libre hasta el interior del vaso, donde será frenado por el agua.

Cálculo

Cilindro.

Fórmula: v=h∙r^2 π

H = 11,7cm

R = 5,5cm

π = 3,14

v=(11,7cm ∙〖5,5cm〗^2)3,14

v=(11,7cm∙30,25cm)3,14

v=353,925cm∙3,14

v=1,1113245cm

v=1,11cm

Conclusión

Normalmente, una persona que no conozca los principios de la Física y no haya visto el experimento antes, pensará que golpear la cartulina hará que tanto el canuto como el huevo salgan disparados. No obstante, esto no es así, ya que la fuerza del golpe no se aplica al huevo. Por lo tanto, el principio de la inercia

...