Laboratorio de fisica. Caida libre

[pic 1]                 INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION – MARACAIBO

AREA: LABORATORIO DE FISICA

CAIDA LIBRE

PROFESOR                                                                                        INTEGRANTES:

*JULIO S.                                                                                          *DANIELYS SOTO

                                                                                                           *DANIELA CARDOZO

                                                                                                            *FABIOLA NAVA

                                                                                                            * MARIEN FUENMAYOR

INTRODUCCION

La caída libre es un fenómeno físico que ha sido estudiado y descrito por varios autores a lo largo de la historia. Uno de los primeros en hacerlo fue Galileo Galilei  en el siglo XVII, quien realizó experimentos con objetos que caían desde diferentes alturas y llegó a la conclusión que todos los objetos, independientemente de su masa caían hacia la tierra con la misma aceleración. Estas observaciones llevaron a Galileo a formular las leyes del movimiento, que son fundamentales para comprender la caída libre.

Otro autor importante  en el estudio de la caída libre es Isaac Newton, quien vivió en el siglo XVII. Newton desarrollo las leyes del movimiento  y la ley de la gravitación universal. Proporcionando una base teórica sólida para entender la caída libre. Según las leyes de Newton, la aceleración de un objeto en caída libre es igual a la aceleración debida a la gravedad, que tiene un valor promedio de 9.8 m/seg en la superficie de la Tierra.

En el siglo XX, Albert Einstein, presentó su teoría de la relatividad general, que también tiene implicaciones para la caída libre. Según esta teoría, todos los objetos en caída libre están en estado de aceleración constante y experimentan una curvatura del espacio- tiempo a su alrededor, es decir, la trayectoria de un objeto en caída libre no es una línea recta, si no una curva hacia el centro de la Tierra.

En resumen, la caída libre, es un fenómeno físico que ha sido estudiado por varios autores a lo largo de la historia, Galileo Galilei, Newton y Einstein, quienes han proporcionado una base teórica sólida para entender la caída

CONTENIDO:

PARTE I: Todos los objetos (indistintamente a la masa que posean) al caer libremente desde una misma altura, llegan a la superficie de la tierra al mismo tiempo y con la misma velocidad.

 a) ¿Qué términos condicionan lo anteriormente expuesto? b) Realice una demostración con objetos de diferentes masas y formas dejándolos caer desde la misma altura. ¿Qué observa?

PARTE II: Determinar la altura a la que se encuentra un punto determinado utilizando las ecuaciones de CAÍDA LIBRE. Tomando como referencia la acera del Edificio Académico, determine la altura a la que se encuentran las ventanas de:

A) 1er Piso.

B) 2do Piso.

C) 3er Piso

 Procedimiento: Deje caer un objeto desde la parte interior de cada una de las ventanas anteriormente indicadas. Para cada paso, con la ayuda de un cronómetro, tome el tiempo que demora dicho objeto en tocar la acera.

PARTE  III : Determinar el valor de la aceleración de la gravedad usando las ecuaciones mencionadas (en el aula). Procedimiento: repita el procedimiento de la parte anterior, pero seleccionando cinco alturas desde donde se realizarán los lanzamientos. Para la misma altura repita el evento, al menos, tres veces. Elabore un cuadro de resultados.

PARTE IV: Elabore un gráfico donde se represente el comportamiento de la velocidad final que adquiere un objeto cuando se deja caer desde grandes alturas (considere alturas de hasta 2500 metros ¿Qué observa?.

DESARROLLO

Parte I Todos los objetos (indistintamente a la masa que posean) al caer libremente desde una misma altura, llegan a la superficie de la tierra al mismo tiempo y con la misma velocidad.

 A) ¿Qué términos condicionan lo anteriormente expuesto? b) Realice una demostración con objetos de diferentes masas y formas dejándolos caer desde la misma altura. ¿Qué observa?

Para poder responder nuestra pregunta inicialmente debemos conocer que es CAIDA LIBRE, 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.

"Según Galileo Galilei, todos los cuerpos, sin importar su peso y tamaño, caen en el vacío al mismo tiempo. De acuerdo a esto, si dejas caer un balón de fútbol y una moneda desde un quinto piso, los dos entrarán en contacto con el suelo a la vez."

Al analizar la investigación del científico Galileo podemos concluir que: la masa parece no tener nada que ver en el experimento, no importa de qué materiales se componen los objetos que se dejan caer, ya que la gravedad los acelera exactamente igual, o como se dice normalmente: el objeto está en caída libre.

En conclusión podemos decir que El fenómeno de que todos los objetos que caen libremente desde la misma altura lleguen a la superficie de la Tierra al mismo tiempo y con la misma velocidad se basa en dos términos fundamentales: la gravedad y la resistencia del aire.

Luego de  hacer la pequeña investigación sobre caída libre podemos proceder a explicar de una manera más concisa cuales son los términos que condicionan lo expuesto al inicio:

• Gravedad: La gravedad es una fuerza que atrae a todos los objetos hacia el centro de la Tierra. En la superficie de la Tierra, todos los objetos están sujetos a la misma aceleración debida a la gravedad. Esta aceleración se denota como "g" y tiene un valor aproximado de 9.8 metros por segundo al cuadrado (9.8 m/s²) en la superficie de la Tierra. La gravedad acelera a los objetos hacia abajo, lo que significa que su velocidad aumenta a medida que caen.

• Resistencia del aire: La resistencia del aire es una fuerza opuesta al movimiento que actúa sobre los objetos en presencia de aire. A medida que un objeto cae a través del aire, el aire ejerce una fuerza de resistencia en la dirección opuesta al movimiento. Esta fuerza de resistencia depende de factores como la forma y el tamaño del objeto, así como de las propiedades del aire, como la densidad y la viscosidad.

Para finalizar podemos decir que cuando los objetos caen desde una misma altura, la resistencia del aire no tiene un efecto significativo en su movimiento si se asume que los objetos son compactos y tienen una masa suficientemente grande en comparación con su área de superficie. Bajo estas condiciones, la fuerza de resistencia del aire es despreciable en comparación con la fuerza gravitacional que actúa sobre los objetos. Como resultado, todos los objetos caen con la misma aceleración debida a la gravedad y, por lo tanto, llegan a la superficie de la Tierra al mismo tiempo y con la misma velocidad, siempre y cuando se ignoren otros factores como la rotación de la Tierra y las diferencias de altitud y densidad del aire en diferentes ubicaciones.

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B.) Realice una demostración con objetos de diferentes masas y formas dejándolos caer desde la misma altura

Para hacer la siguiente demostración se lanzaron varios objetos con diferentes tamaños, diferentes alturas y distintas masas.

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DEMOSTRACION #01:  

Para la primera demostración utilizamos un marcador y una tapa de soda, objetos los cuales fueron lanzados desde una altura de 2.26mtros.Pudimos observar que: Un marcador puede caer solo un 0.20seg más rápidos  que la tapa debido a la diferencia en la resistencia del aire que experimentan los dos objetos durante la caída, En comparación con una tapa, el marcador tiene una forma más aerodinámica, con menos superficie expuesta al aire menor en comparación con la tapita, lo que permite también  que caiga más rápido.

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