Laboratorio Caída Libre

Brian Michel Ayaviri Cruz

Israel Raul Tinini Alvar

Paralelo : 8 – Horario: 9:45 a 10:45  

28/febrero/2019

Resumen.- En este trabajo se mostrara características físicas, científicas y graficas sobre caída libre. Que se conoce que cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre el, siendo su velocidad inicial cero. En este movimiento el desplazamiento es en un sola dirección que corresponde al eje vertical (eje ¨y¨). Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumentada la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva, en el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad. Un objeto al caer libremente bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. Los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo. La aceleración de gravedad en la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de esos. En caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.  

Índice de Términos--  Aceleración instantánea, gravedad,  movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, caída libre.

CAIDA LIBRE

LABORATORIO DE FÍSICA “II”

1. OBJETIVOS

        Estudiar las características del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado en dirección vertical, comprobando experimentalmente la aceleración de la gravedad. A través de medidas de tiempo de caída y de distancias recorridas, obtener experimentalmente el valor de la aceleración de la gravedad, g.

II. FUNDAMENTO TEORICO

Un movimiento de características mas generales es aquel en el cual la velocidad cambia conforme transcurre el tiempo. La variación en la velocidad es producida por una cantidad llamada aceleración.

1. Aceleración Instantánea

.Dado que la aceleración media no nos proporciona información detallada acerca de como varia la velocidad instantánea de la partícula en cada instante de tiempo definimos la cantidad llamada aceleración  media conforme el intervalo de tiempo    t tiende a cero, esto es : [pic 1]

[pic 2]

Es decir, la aceleración instantánea es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo, o bien, es la segunda derivada del desplazamiento ¨x¨ con respecto al tiempo dos veces. Se puede decir que la aceleración instantánea es la rapidez de la variación de la velocidad instantánea. La aceleración instantánea suele llamarse simplemente aceleración.

Gráficamente, la aceleración esta representada por la pendiente de la recta tangente a la curva de velocidad en función del tiempo, en cualquier punto.

2. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado

En esté caso la velocidad del móvil varia uniformemente, es decir aumenta o disminuye la misma cantidad en la unidad de tiempo. Veremos que, efectivamente, para esta clase de movimiento, la velocidad es proporcional al tiempo, siendo la aceleración la constante de proporcionalidad.

1. Objetivo General Se analizara el movimiento de una partícula o móvil restringida a moverse solo a lo largo del eje x, o solo a lo largo del eje y, con aceleración constante, es decir que la aceleración media coincide con la aceleración instantánea .
2. Objetivos Específicos A partir de la definición de aceleración obtenemos: dv=adt, para despejar v de esta ecuación diferencial integramos:

[pic 3]

En donde v0 es la velocidad del móvil en el instante inicial t0 y v es la velocidad en el instante cualquiera t. Notar que pusimos la aceleración ¨a¨ fuera del signo integral por ser constante.

Revolviendo las integrales de la ecuación anterior obtenemos:

v-vo =a (t-to) (1)

Si to = 0, la relación anterior es:

v=vo +at      (2)

3. Caída libre de los cuerpos  

El ejemplo más sencillo del movimiento rectilíneo  vertical con aceleración constante es el movimiento de un cuerpo que cae libremente por acción de la gravedad. La aceleración de la gravedad para todos los cuerpos cerca de la superficie terrestre, se puede representar como un vector que apunta verticalmente hacia abajo. Si la resistencia del aire no afecta a la caída de los cuerpos, es decir es despreciable, todos los cuerpos caen con la misma aceleración sobre la superficie de la Tierra.

La resistencia que el aire ejerce a la caída de algunos cuerpos es apreciable y se la debe tomar en cuenta, como por ejemplo en, la caída de un trozo de algodón, una pluma, un papel extendido, un paracaidista, etc. El movimiento de caída libre de un cuerpo es un movimiento rectilíneo uniforme en la dirección vertical, por lo se cumplen las siguientes ecuaciones:

[pic 4] donde vo=0 (1)

[pic 5]       donde vo=0 (2)

4.         Procedimiento

El procedimiento debe ser escrito de forma clara en tercera persona, singular, en tiempo pasado y en forma narrativa, y debe contestar a las siguientes preguntas:

• Caja de control
• Almohadilla receptora
• Photogate timer
• Tornillo de contacto

Se utilizaron de manera que pudimos apreciar la caída del perdigón  y verificar la aceleración constante de la gravedad.  

• Se puso en la medida dicha, variando la altura según se dijo en la clase. Se calculó el tiempo según cada altura, posteriormente se hizo el cálculo de los promedios para poder hacer la regresión y los gráficos.

- Los pasos que se hicieron para elaborar el experimento en el laboratorio fueron:

1. Montar el experimento como se muestran en la figura 3.
2. Dejar caer la esfera libremente desde diferentes alturas y en cada caso medir cinco veces el tiempo que emplea al caer.
3. Sacar un promedio de los tiempos y llenar la tabla de datos.
4. Repetir de los incisos b)y d) para otra esfera de diferente masa

En la toma de datos se efectuó  10 mediciones se tomó en cuenta 5 tiempos de cada distancia.

[pic 6]

FIGURA 1. IMAGEN DEL EXPERIMENTO, LA ESFERA Y LOS FOTOCENSORES

En la Figura 2 se muestra una imagen donde se da a conocer como se realizó el experimento y como son los objetos que usaron para este laboratorio.

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