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LABORATORIO DE MECANICA SEDE VILLA DEL ROSARIO
CAIDA LIBRE
DEPARTAMENTO DE UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FISICA Y GEOLOGIA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS
No
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Estudiar el movimiento de caída libre de un cuerpo.
Determinar la magnitud de la aceleración gravitatoria terrestre al nivel de Ciudad Universitaria Determinar las funciones cinemáticas en el movimiento de caída libre.
Analizar los datos de posición y tiempo y las graficas correspondientes.
Figura 1.
El caso mas importante de movimiento uniformemente acelerado es el de caída libre, donde los cuerpos están sometidos únicamente a la atracción de la Tierra. Despreciando por tanto fuerzas como la fricción del aire, un cuerpo se mueve cerca de la superficie terrestre con una aceleración constante, donde esta es la aceleración de la gravedad y esta dirigida verticalmente hacia abajo y tiene un valor muy cercano a
. Este valor es el mismo para todos los cuerpos, y puede considerarse independiente de la altura, mientras que no nos alejemos de la superficie terrestre, ya que la aceleración de la gravedad disminuye a medida que la distancia sobre la superficie terrestre o bajo ella aumenta.
Materials Cantidad
Pie en A – PASS+ 6 Tornillos+ 2 apoyos
de plástico de altura regulable
1 Varilla cuadrada – PASS- L
1000mm 1
Pasador de sujeción con 2
tornillos 2
Esfera de acero, Diam. 19 mm. 1 Conmutador De impacto ó
Sensor de caída libre 1 Cabe de conex. 32 A, 1000mm,
ROJO 2
Cable de conex. 32 A, 1000mm,
AZUL 2
Disparador 1
Unidad de liberación ó Porta
esfera max.12V con varilla 1 Soporte para regla con 1 tornillo 1 Regla graduada, L 1000mm 1 Corredera para regla gradu.
Guías naranjas 2
Contador digital, 4 décadas 1 Cable adaptador para el contador
con punta removible (blanca) 1 Objetivos
Esquema del Laboratorio y Materiales
Marco Teórico
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En un movimiento uniformemente acelerado la posición de un cuerpo en cualquier instante de tiempo bajo aceleración constante es
Ahora, si un cuerpo que cae bajo la acción de la gravedad y escogiendo la dirección verticalmente hacia arriba como negativa, definimos y donde la velocidad inicial es cero, debido a que el cuerpo cae libremente, resulta
De esto es posible determinar la aceleración gravitacional si que conoce la altura a la cual se deja caer libremente el objeto y el tiempo que tarda en recorrer esta altura.
De las ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado, es posible encontrara la velocidad con que cae el cuerpo con la siguiente ecuación,
1. Ubique el disparador de bola y platillo interruptor sobre la barra de sujeción como indica la figura 1.
Figura 3.
2. Conecte el disparador de bola con la ayuda de dos cables, conectando estos en el par de conectores hembra STAR/STOP, indicado por el numero 9 como indica la figura 4, luego conecte el platillo interruptor con la ayuda de dos cables, conectándolos en el par de conectores hembra STOP, indicado por el numero 10 como indica la figura 4.
3. Después de haber realizados los pasos anteriores, conecte el contador digital a la red de corriente alterna.
4. Para la activación del modo de funcionamiento “TIMER” se ha de pulsar la tecla FUNCTION, indicado por el número 7 como indica la figura 4 hasta que se encienda el diodo rotulado “TIMER” y en la regleta de diodos electroluminiscentes situada sobre dicha tecla, luego pulsando la tecla TRIGGER, indicado por el numero 8 como lo indica la figura 4, hasta que se encienda el diodo rotulado que indique la figura siguiente . 5. Cerciórese que el disparador de bola y el platillo interruptor estén alineados.
6. Ubique la esfera de acero en el dispador de bola y manténgala con el cable del disparador, asegúrese que el platillo interruptor no este presionado, ya que esto indica que el platillo interruptor esta cerrado y no esta apto para una medición de tiempo.
Procedimiento
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7. Después de haber realizados los pasos anteriores, presione la tecla RESET, indicado por el numero 3 como muestra la figura 4, esto
8. Ubique el disparador junto con la esfera a una altura, ubicándola con ayuda de la escuadra al lado de este y suelte la esfera metálica, dejando de presionar el cable disparador.
9. El tiempo que tarda en caer la altura determinada, se muestra en el indicador digital, indicado por el numero 13 como muestra la figura 4, este tiempo esta en milisegundos (ms), para obtener el tiempo de caída en segundos, se ha de presionar la tecla DISPLAY, indicado por el numero 6 como muestra la figura 4, hasta que se encienda el diodo rotulado que indica la opción s, la cual significa que el tiempo es en segundos.
10. Registre el los valores de tiempo ( ) para diferentes alturas, a la cual se deja caer de la esfera en la tabla 1.
Figura 4. Contador digital de 4 decadas
1. Grafique los datos de la tabla 1, altura Vs. . 2. A partir de los dataos de la tabla 1 construya la tabla 2.
3. Grafique los datos de la tabla 2, altura Vs. .
4. Con los datos de la tabla aplique mínimos cuadrados para calcular la aceleración gravitacional con ayuda de la ecuación (2).
Nota: Recuerde que la ecuación (2) no es una ecuación lineal, por lo tanto hay que linealizar esta, por esto, es necesario la realización de la tabla 2, ya que con esta la ecuación del movimiento, será de la forma:
donde, =posición del cuerpo, pendiente y Altura [cm]
80 70 60 50 40
Tabla 1. Datos para el calculo de la gravedad.
Analisis de Datos
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Altura (cm) 80 70 60 50 40
Tabla 2. Datos para regresión lineal.
5. Determine la velocidad de caída para cada una delas alturas a partir del resultado de la gravedad encontrada, a partir de la ecuación (3) y compare este con el valor teórico, completando así la tabla 3.
Altura [cm] [m/s] [m/s] [Error]
80 70 60 50 40
1. Que tipo de movimiento es el que se analiza? Por que dicha conclusión?
2. Describa las características físicas de una caída libre?
Preguntas de Control
Conclusiones y Observaciones
