Mecánica: Balón En Caída Libre

Introducción

De acuerdo a lo solicitado en la segunda unidad de la materia de física se descarga el programa Tracker para el desarrollo de las prácticas de laboratorio; se utilizan varios recursos para la investigación y desarrollo de las actividades como videos, manuales y prácticas en el manejo del programa, siendo este documento el primero de cinco donde se exponen los primeros pasos el uso y manejo del programa además de revisar la primera actividad.

Modelo Teórico

“La cinemática es la parte de la mecánica que estudia los movimientos independientemente de las causas que los producen”

Para el entendimiento del problema que se plantea la cinemática pensemos, por ejemplo, en las cuestiones que se tratan en la colocación en orbita de un satélite artificial; antes de su lanzamiento necesitamos predecir su futuro, es decir: el satélite a tal hora (en tal instante) tendrá que estar colocado en… y con una velocidad de… para retornarlo a la Tierra desde la posición que ocupa en tal instante habrá que darle una aceleración de… causada por el cohete de retorno…

El problema fundamental de la cinemática consiste en describir y predecir el movimiento futuro, determinar posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo, condicionados a las características del problema, lo que analíticamente equivale a obtener relaciones del tipo f(x,y,z,t)=0

Movimientos de caída de los cuerpos sobre la Tierra

“Todos los cuerpos caen sobre la tierra, en el vacío, para puntos próximos a su superficie y para pequeñas variaciones de altura comparadas con el radio de esta (R=6370 km) con la misma aceleración a la que llamamos aceleración de la gravedad (g), con un valor aproximado de 9.81 m/s2”.

Este hecho fue comprobado por Sir Isaac Newton (1643-1727), en el tubo que de gran longitud, en el que, haciendo el vacío, se observa que caen al mismo tiempo todos los cuerpos en él introducidos. En el aire no se cumple esta ley por dos causas: el rozamiento y el empuje del aire. Haciendo iguales, para diversos cuerpos, la influencia de estas causas, caen en el aire todos ellos con la misma velocidad. Galileo Galilei (1546-1642), antecesor de Newton, comprobó de forma experimental esta afirmación tirando desde la torre de Pisa varios cuerpos de la misma forma, de la misma sustancia exterior y del mismo volumen, rellenos interiormente de distintos materiales muy pesados y observando, que los tiempos que tardaban en llegar al suelo eran idénticos.

Resumiendo podemos decir que Se conoce que todo cuerpo situado sobre la superficie de la tierra experimenta la acción continua de una fuerza constante "su peso"; de no existir obstáculo alguno: Fuerza de rozamiento del aire, presión, o cualquier otra interacción, dicha acción pondría en movimiento uniformemente acelerado al cuerpo.

Se dice que un cuerpo se mueve en “caída libre”; cuando sobre él actúa únicamente la fuerza de atracción gravitacional; es decir, su propio peso.

Mediciones de espacio y tiempo realizadas con precisión, muestran que 'a velocidad de los cuerpos en caída libre se incrementa en forma constante; es decir, se mueven con aceleración constante. Esta aceleración se le conoce con el nombre "aceleración de la gravedad", y se le designa con la letra “g”.

Mediciones en diferentes puntos de la Tierra muestran que g varía de un lugar a otro. Por ejemplo, aumenta con el incremento de la Latitud Geográfica y disminuye al aumentar la altura sobre el nivel del mar.

Cuando la distancia recorrida en la caída libre de un cuerpo es pequeña, se puede considerar que durante todo el recorrido la fuerza de atracción gravitacional es constante. Por lo tanto, la aceleración del cuerpo también será constante y por consiguiente, las leyes a que obedece el movimiento en caída libre son las del movimiento uniformemente acelerado.

Consideremos el caso de un cuerpo que cae libremente a partir del reposo (velocidad inicial igual a cero). Transcurrido un tiempo t el cuerno habrá recorrido una distancia h y habrá adquirido una velocidad v.

Desarrollo

Procedimiento para descargar el programa Tracker:

Al abrir la página sugerida no me aparecía la descarga del programa entonces tuve que buscar por mi cuenta el programa tracker 3.10 escribiendo en el buscador de safari posteriormente se descarga de la página https://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/ la versión 3.10 para el sistema operativo OSX ya que hay más versiones y distintos sistemas

Se observa el video tutorial proporcionado en la pág. de la escuela además de acceder a la opción ayuda dando lectura al manual para manejo del programa.

Video Caída Libre

Se descarga el video caída libre, para poder abrir el video se utiliza la opción de “Video” y a continuación importar.

Se prosigue a realizar el análisis del video

Describan los siguientes puntos:

El procedimiento para obtener los datos de la posición horizontal conforme cae el balón: obtener la trayectoria de la masa puntual, colocación de los ejes y la regla, la posición del balón, cómo marcar y obtener los datos.

El procedimiento para obtener los datos de la posición horizontal conforme cae el balón es mediante la selección de los cuadros que nos interesan como se puede ver en la siguiente imagen

Para obtener la masa puntual nos vamos al botón crear y seleccionamos masa puntual para describir el movimiento del balón, como en la siguiente imagen:

Y vamos marcando cuadro por cuadro la trayectoria del balón hasta

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