Movimiento con aceleración constante

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Movimiento con aceleración constante

Caída Libre

Introducción

La cinemática, estudia la relación entre las diferentes magnitudes físicas como: desplazamiento, velocidad, aceleración y tiempo. La dinámica, estudia la relación existente entre la fuerza, la masa y la aceleración a través de la segunda Ley de Newton y las leyes de conservación; estudia las interacciones del cuerpo y obtiene los resultados a partir de las leyes de conservación como de la cantidad de movimiento lineal y angular, así como del trabajo y energía.

El movimiento de los cuerpos en caída libre es una forma de rectilíneo uniformemente acelerado. La distancia recorrida (d) se mide sobre la vertical y corresponde a una altura que se representa por la letra h.

En el vacío el movimiento de caída es de aceleración constante, la presencia de aire frena ese movimiento de caída y la aceleración pasa a depender entonces de la forma del cuerpo. La aceleración en los movimientos de caída libre, conocida como aceleración de la gravedad, se representa por la letra g y toma un valor aproximado de 9,81 m/s2 (algunos usan solo el valor 9,8 o redondean en 10).

Si el movimiento considerado es de descenso o de caída, el valor de g resulta positivo como corresponde a una auténtica aceleración. Si, por el contrario, es de ascenso en vertical el valor de g se considera negativo, pues se trata, en tal caso, de un movimiento decelerado.

Modelo teórico

Supongamos una esfera que cae en caída libre a baja altura y donde despreciamos la rotación de la tierra, según este modelo las fuerzas que actúan sobre la esfera son: Fg, fuerza gravitatoria; Fv, fuerza de fricción viscosa; Fe, fuerza de empuje de aire.

Fg − Fv − Fe = ma. (6)

Veamos por separado cada una de estas fuerzas

• Fuerza gravitatoria, Fg: Esta fuerza es igual al producto de la masa por la aceleración de la gravedad. Si nuestra esfera tiene radio R de 0,01m y es de acero (ρ=7,8 x 103 kg/m3) entonces calculando su valor tenemos: 4 3 0 32 g 3 F = mg = ρ. π R g =. N

Para resolver problemas con movimiento de caída libre existen las siguientes fórmulas:

1. Describan el procedimiento para instalar Tracker.

Para instalar el tracker, fue necesario actualizar la instalación de Quick time y Java con la finalidad de tener un motor de video para el programa tracker, después que ya está descargado se procede con la instalación de tracker 3.10. A través del enlace www.dgeo.udec.cl se procedió a bajar tracker 3.10 jar de manera gratuita.

2. Descarguen el video Balón en caída libre que se encuentra en el aula virtual.

El siguiente procedimiento es bajar el video de caída libre guardándolo en una carpeta en la memoria de almacenamiento de la PC. Para contar con el archivo al momento que lo necesite realizar la práctica con el Tracker 3.10 jar.

3. Describan la forma de abrir el video en Tracker.

Para abrir el video tiene que tener extensión de .mov para tener facilidad de abrir el programa sin antes de extraer el zip del video.

Se abre el menú en la parte superior izquierdo donde dice abrir y se examina que video requiero.

*Para realizar la descripción pueden incluir imágenes.

1.

Abrir video se ubica la carpeta donde está guardado y se procede a abrir.

4. Describan los siguientes puntos:

El procedimiento para obtener los datos de la posición horizontal conforme cae el balón:

a). b)

c)

a) Se realiza un ajuste en el video del inicio y final del movimiento dándole clic al icono Ajustes del video clip en el segundo 150-170,

b) se procede a colocar la medición colocando la flecha en el centro del balón en ambos extremos.,

c) se quita las flechas del video se continua con la colocación de ejes colocando en el centro del balón y se quita del video, ya que la medición ya se realizó.

5.- Obtener la trayectoria de la masa puntual, el procedimiento a seguir es abrir el menú trayectorias nuevo masa puntual en el programa tracker. Masa del balón igual a 305 gramos.

Para obtener la masa puntual se abre menú nuevo, masa puntual y con la tecla shifth y colocando el puntero en el centro del balón se da clic y empieza a moverse el video sigue en la posición del balón y los datos se van colocando en el lado derecho de manera visual.

Paso 1

Paso 2

Paso 3

Masa A m 1.000 paso 20 (0.660s) x = -4.522, y=-396.6, r=396.6, theta -90.7°

6.- Colocación de los ejes y la regla, para realizar el procedimiento se dirige el cursor al menú trayectorias y eje visible, y cinta métrica visible

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