UNIDADES TECNOLÓGICAS TECN OLÓGICAS DE SANTANDER SANTANDER INFORME DE LA L AB ORATORIO DE FISICA IDENTIFICACIÓN PRACTICA N°: 2° NOMBRE NOMB RE DE LA PRÁCTICA PRÁCTICA:: Caída libr e INTEGRANTES
FECHA:
NOMBRE: NOMB RE: Ángel ng ela a Patricia Patri cia Suarez Suare z Rangel
CÓDIGO: 1.098 1.098.72 .723.3 3.316 16
NOMBRE: NOMB RE: Laura Laur a Marcela Marce la Suárez Suáre z Rangel
CÓDIGO: 1.098 1.098.73 .739.7 9.729 29
NOMBRE: NOMB RE: Karen Kar en Jeceni Jec eni a Martínez Mart ínez Parra
CÓDIGO: 1.102 1.102.38 .380.6 0.671 71
NOMBRE: NOMB RE: Jonathan Jon athan Arley rl ey Durán Dur án Pedr aza PROGRAMA: Recursos GRUPO: ambientales E- 131
CÓDIGO: 1.102 1.102.37 .379. 9. 098 098 N° grupo: 4 RESUMEN
24 / 02 / 2018
DOCENTE: Ander nd erson son
Uno de los movimientos más importantes en el estudio de la física mecánica, es el campo que se enfoca en el movimiento de caída libre, el cual es un movimiento determinado únicamente por fuerzas gravitatorias, que adquieren los cuerpos al caer, partiendo del reposo, hacia la superficie de la Tierra y sin estar impedidos por un medio que pudiera producir una fuerza de fricción o de empuje Es así como la práctica de laboratorio tuvo como objetivo experimentar el movimiento de caída libre y la determinación de la aceleración debido a la gravedad, a través del lanzamiento de una canica a diferentes alturas, utilizando como instrumentos de medida la cinta métrica y el cronometro, registrando en una tabla los datos que a su vez se repitieron tres veces, para tener un mejor resultado en la toma de los datos. Seguidamente de la realización de la gráfica y análisis de la misma, se obtuvieron las conclusiones pertinentes. OBJETIVOS
Analizar el movimiento de caída libre como un movimiento unidimensional con aceleración constante. Reconocer la gravedad como la aceleración del movimiento en caída libre. Medir experimentalmente el valor de la aceleración de la gravedad. MARC MARCO O TE RICO
Caída Caída libre de los cuer pos
El ejemplo más claro de movimiento uniformemente acelerado es el de un objeto que se deja caer al vacío. La gravedad actúa produciendo produciendo una aceleración continua y constante. Galileo fue el primero que est estudió udió la caíd c aídaa de los cuerpos lanzando objetos de distinto peso que caían al mismo tiempo. Leyes de la caída caída libr e de los cuerpo s
1.
Todos Todos los cuerpos caen al vacío vacío con la la mism misma a aceleración
2.
Los cuerpos al caer adquieren velocidades que son proporcionales a los tiempos que emplean en la caída.
3. Los espacios que recorren los cuerpos al caer, están en proporción directa de los cuadrados de los tiempos que tardan en recorrerlos. Para el análisis de los objetos que caen, Galileo utilizó una nueva y creativa técnica de imaginar lo que ocurriría en casos idealizados (simplificados). Para la caída libre, él postuló que todos los objetos caerían con la misma aceleración constante en ausencia de aire u otra resistencia. Él demostró que este postulado predecía que para un objeto que caía desde el reposo, la distancia recorrida sería proporcional al cuadrado del tiempo; esto es: ∝ 2 Galileo fue el primero en establecer esta relación matemática. Entre las grandes contribuciones de Galileo a la ciencia está el establecimiento de tales relaciones matemáticas, y la insistencia en las consecuencias experimentales específicas cuantitativamente comprobables. Posteriormente se dedujo el siguiente postulado “Un
objeto en caída libre es cualquier objeto que se mueve libremente sólo bajo la influencia de la gravedad, sin importar su movimiento inicial. Los objetos que se lanzan hacia arriba o abajo y los que se liberan desde el reposo están todos en caída libre una vez que se liberan. Cualquier objeto en caída libre experimenta una aceleración dirigida hacia abajo, sin importar su movimiento inicial.”
La magnitud de la aceleración de caída libre se denotará mediante el símbolo g. El valor de g cerca de la superficie de la Tierra disminuye conforme aumenta la altitud. Además, ocurren ligeras variaciones en g con cambios en latitud. En la superficie de la Tierra, el valor de g es aproximadamente 9.80 m/s2 . A menos que se establezca de otro modo, se usará este valor para g cuando se realicen cálculos. Para hacer estimaciones rápidas. MATERIALES Y EQUIPOS
Cinta métrica Cronometro Canicas Tabla de resultados METODOLOG A
La práctica inicio con la medición de las alturas, tomando como inicial la altura de 200cm. Para obtener 8 alturas se tomaron cada 10 cm en forma descendiente respectivamente, hasta la altura de 130cm. Tabla 1 Teniendo las alturas definidas, se inició el con el lanzamiento de la canica desde las alturas indicadas, tomando tres veces el dato del cronometro, para disminuir el porcentaje de error y finalmente promediar el valor. Figura 1 Finalmente se organizaron los datos entregándolos al docente, así posteriormente realizar los gráficos y análisis de resultados pertinentes.
Figura 1. Diseño experimento caída libre
RESULTADOS Y ANÁLISIS
En la siguiente tabla se muestran los valores medidos al lanzar la canica a diferentes alturas, así mismo sus respectivos tiempos. Altura(cm)
Tiempo (s)1 Tiempo (s)2 Tiempo(s)3 Promedio
1
200
0.65
0.63
0.67
0.65
2
190
0.60
0.61
0.58
0.59
3
180
0.56
0.55
0.57
0.56
4
170
0.52
0.53
0.50
0.52
5
160
0.46
0.44
0.48
0.46
6
150
0.43
0.45
0.42
0.43
7
140
0.41
0.40
0.43
0.42
8
130
0.39
0.40
0.42
0.40
N°
Tabla 1. Tabla de valores experimento caída libre
Se pudo obtener con los datos registrados, la siguiente grafica distancia vs tiempo del diseño experimental planteado. 250
x = -502.6t2 R² = 0.9802
200
) m c150 ( a i c n a t 100 s i D 50
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Tiempo (s) Figura 2. Curva de distancia vs tiempo para un objeto con MUA
A través de la ecuación punto pendiente se determina el siguiente valor: m: Y2-Y1/X2-X1 m=280
De acuerdo a la gráfica obtenida, se puede decir que la relación existente entre distancia y tiempo es directamente proporcional, ya que, a mayor distancia, mayor tiempo. La aceleración del sistema es la siguiente: x=1/2 *at2 a= -502,6 * 2 a= -1005.2 cm/s 2 = -10.052 m/s 2 la aceleración de la gravedad es de 9.8m/s2, comparando esto con la aceleración obtenida en la práctica existe un error porcentual del 2.55% E%= 9.8-10.052/ 9.8 *100 = 2.55% Este resultado se debe a la fricción del aire, el rozamiento de la canica y de la exactitud de la altura de cada lanzamiento.
CONCLUSIONES
En condiciones ideales todo cuerpo caería con la misma velocidad a efectos de la fuerza de aceleración gravitacional. Sin embargo, en la experiencia se pudo evidenciar que la velocidad con la que cae un objeto en caída libre, puede variar por diversos factores: por la resistencia del aire, el área de contacto y la densidad del cuerpo. El movimiento de caída libre se caracteriza por presentar una velocidad inicial de o m/s y una aceleración que es la aceleración de la gravedad. Es posible determinar varias características como la altura y su velocidad en un tiempo determinado. Algunos de los errores registrados durante la práctica van relacionados con las fallas por parte de la medición y exactitud del lanzamiento del objeto, aunque en cifras sean números pequeños, la determinación de resultados se evidencian en la gráfica presentada. BIBLIOGRAFÍA
SERWAY, Raymond. Física. v1. Editorial Mac GrawHill, México, 2001. Guía de laboratorio UTS
