FÍSICA1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACUL ACULTAD TAD DE INGE INGENIER NIERIA IA LIC.VERA MEZA SECUNDINO

CAIDA LIBRE I.

INTRODUCCIÓN

Con el presente informe desri!imos l" e#perieni" "d$%irid" en el l"!o l"!or" r"to tori rio o "l pone ponerr en pr& pr&ti ti" " lo es est% t%di di"d "do o te'r te'ri i"m "men ente te ( mostr"mos de %n" form" l"r" ( res%mid" los m)todos %tili*"dos en el e#perimento. e#perimento. Di+o Di+o infor informe me es %n" repr represe esent" nt"i' i'n n senil senill" l" de donde donde podemo podemoss "prei"r ",d" li!re de los %erpos. En este "so -"mos " est%di"r el mo-imiento -erti"l en l" s%perie de l" tierr". S"!emos $%e todo %erpo $%e se en%entr" en l" s%perie de l" tierr" est& e#periment"ndo %n" "tr"i'n /r"-it"ion"l +"i" el entro de )l0 $%e $%e desd desde e l" s%pe s%per ri ie e se -e -erti -erti" "l. l. Ento Enton nes es %"l %"l$% $%ie ierr mo-i mo-imi mient ento o -erti"l so!re l" s%perie de l" tierr" est"r& sometido " esto ( podr& molde"rse molde"rse omo %n mo-imiento %niformemente %niformemente "eler"do0 de!ido " $%e l" "eler"i'n $%e e#periment"n los %erpos siempre es l" $%e es de!id" " l" /r"-ed"d. Se onoe omo ",d" li!re %"ndo desde iert" "lt%r" %n %erpo se de1" "er p"r" permitir $%e l" f%er*" f%er*" de de /r"-ed"d "t%) so!re el0 siendo s% -eloid"d inii"l ero. El mo-imiento de los %erpos en ",d" li!re 2por l" "i'n de s% propio peso3 es %n" form" de retil,neo %niformemente "eler"do. En este mo-imiento el despl"*"miento es en %n" sol" direi'n direi'n $%e $%e orresponde "l e1e -erti"l 2e1e 4543. L" dist"ni" reorrid" 2d3 se mide so!re l" -erti"l ( orresponde0 por t"nto0 " %n" "lt%r" $%e se represent" por l" letr" +. En el -",o0 todos los %erpos tienden " "er on i/%"l -eloid"d. Un o!1eto "l "er li!remente est& !"1o l" in6%eni" 7ni" de l" /r"-ed"d. Se onoe omo "eler"i'n de l" /r"-ed"d. 5 se dene omo l" -"ri"i'n de -eloid"d $%e e#periment"n los %erpos en s% ",d" li!re. El -"lor -"lor de de l" 8

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"el " eler" er"i i'n 'n $%e $%e e#pe e#perim rimen ent" t" %"l %"l$% $%ier ier m" m"s" s" somet sometid id" " " %n" %n" f%er* f%er*" " onst"nte depende de l" intensid"d de es" f%er*" ( )st"0 en el "so de l" ",d" de los %erpos0 no es m&s $%e l" "tr"i'n de l" Tierr" L" preseni" preseni" de "ire fren" ese mo-imiento mo-imiento de ",d" ( l" "eler"i'n p"s" " depend depender er enton entones es de l" form" form" del %erpo %erpo.. No o!st"n o!st"nte0 te0 p"r" p"r" %erpos %erpos "pro#im"d"mente esf)rios0 l" in6%eni" del medio so!re el mo-imiento p%ede desprei"rse ( tr"t"rse0 en %n" primer" "pro#im"i'n0 omo si f%er" de ",d" li!re. L" "eler"i'n en

los

mo-imientos

de

",d"

li!re0

onoid"

omo "eler"i'n de l" /r"-ed"d0 se represent" por l" letr" / ( tom" %n -"lor "pro#im"do de 90:8 m;s< 2"l/%nos %s"n solo el -"lor 90: 90: o redonde"n en 8=3. Si el mo-i mo-im mient iento o o ons nsid ider er"d "do o es de des ese ens nso o o de ",d" ",d"00 el -"lo -"lorr de / res%lt" positi-o omo orresponde " %n" "%t)nti" "eler"i'n. Si0 por el ontr"rio0 es de "senso en -erti"l el -"lor de / se onsider" ne/"ti-o0 p%es se tr"t"0 en t"l "so0 de %n mo-imiento deeler"do.

o

LEYES FUNDAMENTALES DE LA CAÍDA LIBRE

> Todo Todo %erpo $%e "e li!remente tiene %n" tr"(etori" -erti"l > L" ",d" de los %erpos es %n mo-imiento %niformemente "eler"do > Todos Todos los %erpos "en on l" mism" "eler"i'n. Los -"lores de -"lores de l" /r"-ed"d son?

o

FÓRMULAS

<

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA LIC.VERA MEZA SECUNDINO



Velocidad inicial: norm"lmente es l" -eloid"d $%e se le imprime

inii"lmente " %n o!1eto p"r" ponerlo en mo-imiento. En este "so omo no se le d" %n" f%er*" sino solo se de1" "er l" Vo es i/%"l " ero. 

Velocidad fnal: es l" -eloid"d $%e "l"n*"r" el o!1eto %"ndo lle/"

"l p%nto n"l de l" ",d".  Tiempo: Es lo $%e se demor" el %erpo en "er.  Altura: l" "lt%r" es l" medid" de lon/it%d de %n" tr"(etori" o despl"*"miento0 siempre ( %"ndo l" medid" se tom"d" omo p%nto 

de refereni" l" -erti"l. Gravedad: Gr"-ed"d es %n" f%er*" $%e tr"t" de 1"l"r los o!1etos +"i" "!"1o. C%"l$%ier os" $%e ten/" m"s" t"m!i)n tiene %n tir'n /r"-it"ion"l. Entre m&s m"s" %n o!1eto ten/"0 m&s f%erte es s% tir'n o 1"le de "tr"i'n /r"-it"ion"l.

L" represent"i'n /r&" del mo-imiento ser&?

@

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA LIC.VERA MEZA SECUNDINO o

PROPIEDADES



L" -eloid"d dismin%(e "l s%!ir ( "%ment" "l !"1"r 8= m;s en



"d" se/%ndo. L" r"pide* de s%!id" es i/%"l " l" r"pide* de !"1"d"0 "l p"s"r



por %n mismo ni-el +ori*ont"l. El tiempo de s%!id" es i/%"l "l tiempo de !"1"d" entre dos



ni-eles +ori*ont"les. L"s "lt%r"s reorrid"s en "d" se/%ndo form"n %n" pro/resi'n "ritm)ti"

Se usará el (+) si el cuerpo baja y (-) si el cuerpo sube

II.

OBJETIVO

- Medir l" "eler"i'n de %n %erpo "(endo en ",d" li!re on %n

m"r/en de error del =0 B %tili*"ndo %n" re1ill" ( %n sensor de !"rrer" de l%*.

III. FUNDAMENTO TEORICO Deimos $%e %n o!1eto est& en ",d" li!re %"ndo l" 7ni" f%er*" $%e "t7" so!re )l es l" f%er*" de l" /r"-ed"d terrestre. No se onsider" l" resisteni" del "ire si se le "s%me t"n pe$%e" omo p"r" ser desprei"!le. C%"ndo el o!1eto en ",d" li!re est& er" de l" s%perie de l" Tierr"0 l" f%er*" de l" /r"-ed"d es "pro#im"d"mente onst"nte. or lo t"nto0 "eler" +"i" "!"1o en




form" %niforme. Est" "eler"i'n se represent" /ener"lmente por l" letr" ! Los est%di"ntes de f,si" s%elen medir l" "eler"i'n de l" /r"-ed"d ontempl"ndo %n" "mpli" -"ried"d de m)todos de re/istro del tiempo. En este e#perimento0 %sted tendr& l" -ent"1" de %s"r %n ron'metro s%m"mente preiso onet"do " s% omp%t"dor" ( %n sensor de !"rrer" de l%*. El sensor de "rrer" de l%* tiene %n emisor de l%* infr"rro1" $%e -" de %n l"do "l otro0 $%e detet" el momento en $%e es interr%mpido. Usted de1"r& "er %n" l&min" de pl&stio $%e tiene %n" serie de !"rr"s ne/r"s pint"d"s0 denomin"d" Re1ill". C%"ndo l" re1ill" -" "(endo ( p"s" entre el sensor de "rrer" de l%*0 l" omp%t"dor" medir& el tiempo entre el momento en $%e l" primer" !"rr" ne/r" !lo$%e" l" l%* +"st" $%e es !lo$%e"d" por l" se/%nd" !"rr". Este proeso se +"r& +"st" $%e l"s o+o !"rr"s +"("n p"s"do por el sensor de "rrer" de l%*. A p"rtir de estos tiempos el pro/r"m" "l%l"r& l"s -eloid"des ( "eler"iones del mo-imiento ( tr"*"r& l"s /r&"s respeti-"s.

IV.

PARTE EXPERIMENTAL

.8. EUIO0 INSTRUMENTOS 5 MATERIALES      

C on Hindos o M"intos+ L"!ro o Interf"se Uni-ers"l L"! Lo//er ro "rrer" de L%* Vernier Re1ill" in*" o soporte %ni-ers"l p"r" "se/%r"r el sensor de "rrer" de L%*

.<. ROCEDIMIENTO 


 Ase/%re el sensor de "rrer" de L%* rmemente " %n soporte

%ni-ers"l o "nillo0 de t"l form" $%e s%s !r"*os est)n en posii'n +ori*ont"l0 omo se -e en l" /%r" de l" p&/in" "nterior. Ase/7rese $%e tod" l" lon/it%d de l" re1ill" p%ed" "er li!remente en medio de del sensor de "rrer" de L%*. "r" e-it"r d""r l" re1ill"0 olo$%e %n o!1eto s%"-e p"r" "morti/%"r s% ",d".  Conete el sensor de "rrer" de L%* " l" entr"d" DIG;SONIC8 de

L"!ro o "l p%erto DGI de l" Interf"se Uni-ers"l L"!.  A!r" el "r+i-o en l" "rpet" E#perimento  de f,si" on

omp%t"dor"s. Usted -er& "p"reer dos /r&os en l" p"nt"ll". El s%perior es %n" /r&" dist"ni" -s. Tiempo ( el inferior es %n" /r&" -eloid"d -s. Tiempo.  O!ser-e l" !"rr" inferior de l" p"nt"ll" de Lo//er ro. lo$%e"

el sensor on t% m"no0 o!ser-"r&s $%e el indi"dor del sensor lo m%estr" !lo$%e"do. Retir" t% m"no ( -eri" $%e "+or" el indi"dor "p"re*" des!lo$%e"do.  J"/" li en KCollet p"r" prep"r"r el sensor de "rrer" de L%*.

Co1" l" re1ill" de l" p"rte s%perior ( %!,$%el" entre l"s %r-"s del sensor0 "se/7rese de +"!erl" solt"do omplet"mente "ntes de $%e in/rese en l" *on" del sensor. Ten/" %id"do "l momento de solt"r l" re1ill"0 p%es no de!e to"r los l"dos del sensor0 sino $%e de!e perm"neer -erti"l. J"/" li en KStop p"r" detener l" /r"!"i'n.

 E#"mine s%s /r&os. L" pendiente del /r&o -eloid"d -s.

Tiempo le mostr"r& l" "eler"i'n. Si l" %r-" de l" /r&" -eloid"d -s. Tiempo es "pro#im"d"mente %n" l,ne" ret" de pendiente onst"nte0 l" "eler"i'n es onst"nte. Si l" 


"eler"i'n de l" Re1ill" l%e onst"nte0 "1%ste %n" e%"i'n " l" ret" o!tenid". "r" +"erlo0 +"/" li en el /r&o de -eloid"d %n" -e* p"r" seleion"rlo0 l%e/o presione l" opi'n orrespondiente p"r" "1%st"r l" e%"i'n de l" form" y"m#+b "l /r&o. Anote l" pendiente en l" t"!l" de d"tos.

 "r" est"!leer l" on"!ilid"d del -"lor de l" pendiente repit"

los p"sos  (  ino -ees m&s. Dese+e l"s ",d"s en $%e l" Re1ill" to" el sensor. Anot" lo -"lores de l" pendiente en l" t"!l" de d"tos.

rep"r"r los m"teri"les0 prender l" omp%t"dor" e inst"l"r el e$%ipo p"r" ",d" li!re.




Colo"r l" re1ill" en medio de l" !"rrer" de l%* -ernier.

L" re1ill" "e en %n dep'sito on os"s s%"-es0 se de1" "er -"ri"s -ees 2 intentos3 ( l%e/o se "not"n los d"tos.

4.2.1.DATOS EXPERIMENTALES

:


9


8=


88


8<


8@


V.

CONCLUSIÓN

.8. En ondiiones ide"les todo %erpo "er," on l" mism" -eloid"d

" efetos

de

l"

f%er*"

de

"eler"i'n

/r"-it"ion"l. Sin em!"r/o0 en l" e#perieni" se p%do e-ideni"r $%e l" -eloid"d on l" $%e "e %n o!1eto0 p%ede -"ri"r por di-ersos f"tores? por l" resisteni" del "ire0 el &re" de ont"to ( l" densid"d del %erpo. .<. En ondiiones ide"les todo %erpo "er," on l" mism" -eloid"d

" efetos

de

l"

f%er*"

de

"eler"i'n

/r"-it"ion"l. Sin em!"r/o en l" re"lid"d se d" $%e l" -eloid"d on l" $%e "e %n o!1eto en ",d" li!re0 p%ede -"ri"r por di-ersos f"tores? por l" resisteni" del "ire0 el &re" de ont"to ( l" densid"d del %erpo. .@. El mo-imiento de ",d" li!re se "r"teri*" por present"r %n" -eloid"d inii"l de = m;s ( %n" "eler"i'n $%e es l" "eler"i'n

de

l"

/r"-ed"d.

Este

mo-imiento

es

perpendi%l"r "l s%elo. Es posi!le determin"r -"ri"s "r"ter,sti"s omo l" "lt%r" ( s% -eloid"d en %n tiempo determin"do. 8


.. Los errores se d"n por f"ll"s del s%1eto $%e mide. Al tr"!"1"r on -"lores m%( pe$%eos se p%ede disrimin"r ifr"s $%e l%e/o "fet"r"n dr&sti"mente los res%lt"dos $%e se esper"n. .. Con l" determin"i'n de l"s e%"iones p"r" l" posii'n en f%ni'n de tiempo o -eloid"d en f%ni'n de tiempo0 es posi!le predeir lo $%e p%ede s%eder en %n -"lor de tiempo determin"do. A s% -e*0 se p%ede +"ll"r el tiempo en %n "l"ne0 "lt%r" o -eloid"d determin"d".

VI. RECOMENDACIONES .8.

En est" pr&ti" se reomiend" %tili*"r orret"mente los

instr%mentos de medid" de "%erdo on l"s

instr%iones del profesor. .<.

Siempre tener en %ent" en mediiones o &l%los $%e e#istir& errores de medid".

.@.

"rte import"nte de est" pr&ti" es $%e "d" inte/r"nte del /r%po tome medid"s e#"t"s p"r" poder tener %n" /r"n p"rte de "pro#im"i'n

..

Como los res%lt"dos no son tot"lmente e#"tos0 (" $%e +"( -"ri"iones entre %n" ( otr" medid" re"li*"d". Se dir," $%e n%n" d"remos on %n" medid" e#"t" ni preis" solo %n" "pro#im"i'n p"r" lo %"l neesit"mos $%e "d" inte/r"nte ten/" m%+o %id"do "l e1e%t"r l"s mediiones.

VII.

CUESTONARIO

1. Determine los valores máximos y mínimos y promedio de la aceleración de la Rejilla entre los seis intentos registrados. Anótalos en la tabla de datos.

8


Intent 1 Pen$%ente&'() 9. 2 *

2 9.

! 9.8

Intent M%n%' 2 Ae/e+%0n&'() 9.= *

4 9.=

M+,%' 8=.:

" 9.

# 8=.:

P'e$% 9.9=9<

2. Describa con sus palabras la apariencia del grafco distancia vs tiempo para la caída libre.

L" /r"" dist"ni" -s tiempo en ",d" li!re -iene " ser represent"d" por %n" p"r&!ol" ne/"ti-" $%e se "!"r" desde %n p%nto 5 +"st" lle/"r " %n p%nto =. Se p%ede o!ser-"r $%e s% reorrido -iene " ser represent"d" por %n" /r&" de %n" f%ni'n e#poneni"l de!ido " $%e est" represent" " l" /r&" 5

8


. Describa

con sus propias palabras la apariencia del

grafco velocidad vs tiempo. !"uál es la relación entre este gráfco y el de distancia vs. #iempo$

L" /r"" -eloid"d -ers%s tiempo en ",d" li!re -iene " ser represent"d" por %n" ret" $%e "!"r" desde = (" $%e omien*" desde el reposo ( "e +"st" el s%elo $%ed"ndo on %n" pendiente ne/"ti-"P por lo t"nto l" /r&" -eloid"d -s tiempo -iene " ser %n" /r&" de %n" f%ni'n line"l donde -iene " est"r represent"d" por 5 -s  "+ difereni" de dist"ni" -s tiempo $%e -iene " ser represent"d" por 5 -s  <

%. &a

aceleración

promedio

'ue

usted

calculado

represente al mejor valor obtenido a partir de sus mediciones. &os valores mínimo y máximo le indican 'ue tanto las medidas pueden variar de intento a intento( o lo 'ue es lo mismo( indican la precisión de la medición. )na *orma de determinar la precisión es tomar la mitad de la di*erencia entre los valores mínimo y máximo y usar este valor como el valor de la incertidumbre de la medición. +xprese su resultado experimental en *orma

8


fnal

como el valor

promedio

,

la incertidumbre.

Redondee el valor de la incertidumbre a un solo digito decimal. Redondee de la misma *orma el promedio.

V"lor M&#imo? 8=.: V"lor M,nimo? 9.= V"lor romedio? 9.9=9< 10.68 −9.706

Inertid%m!re? Intent

2

1  %n. 2%n.

Pen$%ente&'() 8=.< 2 *

! %n.

8=.<

8=.<8

Intent Mn%' 2 Ae/e+%0n&'() 8=.<= *

-. +xprese

Q =.:Q =. 4  "  %n. #  %ne. %n. 8=.<= 8=.< 88.8:

M3,%' 88.8:

P'e$% 8=.

la incertidumbre como un porcentaje de la

aceleración.

+ste

valor

será

la

precisión

de

su

experimento. Anota este valor en su tabla. i usáramos los resultados del ejemplo mencionados en el paso anterior( la precisión seria

-

ANLISIS ESTADÍSTICO DEL M5TODO ESTTICO

? -"lor medido

i? -"lor "l%l"do

ERROR ABSOLUTO6 e+ Q I    I

(

ea 100

ERROR PORCENTUAL6 eB Q

)

K

K

Ki

ea

e%

9.909

……

0.45

4.54

EL m"r/en de error del e#perimento es de . B 8:


LA PRESICIÓN6 Q 8==B > eB

PORCENTAJE TOTAL 1887

e7

PRESICION

.B

9.B

6.

$a precisi%n acertada al e#perimento de laboratorio es de &' *

6.

"ompare el valor obtenido con el valor de g que mencionan los libros. ¿Esta este valor en el rango de sus resultados? Si así es, experimento ha sido exitoso, pues sus resultados están dentro del margen aceptable.

$a aceleraci%n en los movimientos de cada libre, conocida como aceleraci%n de la !ravedad, se representa por la letra ! y toma un valor apro#imado de &,. m/s0 (al!unos usan solo el valor &, o redondean en .1) 2n el 2cuador a causa del ensanc3amiento y rotaci%n de la tierra4 alcan5a su menor valor de &6&

/

m s

2



Si el movimiento considerado es de descenso o de cada, el valor de ! resulta positivo como corresponde a una aut7ntica aceleraci%n Si, por el contrario, es de ascenso en vertical el valor de ! se considera ne!ativo, pues se trata, en tal caso, de un movimiento decelerado

+n el experimento

Los res%lt"dos o!tenidos en el e#perimento de L"!or"torio de l" "eler"i'n de l" /r"-ed"d es 29.9=9 m / s 3 ( omp"r"ndo on l" 2

inform"i'n de los te#tos $%e l" "eler"i'n es desde 9.9 +"st" 8=

/

m s

2

/

m s

2

enontr&ndose "ept"!le en el m"r/en siendo el e#perimento e#itoso.

89


REVISIÓN BIBLIO9RFICA

VI.

-

ANTJON5

EDFORD0

HALLACE

FOHLER0

ESUS

-

MURRIETA0 Me&ni" p"r" In/enieros0 Din&mi". FLI AUCALLANCJI VELWZUEZ0 F,si" 2primer ni-el3 
-

Edii'n. Fisi" Cepre Uni. 2<==:3.Mo-imiento Verti"l de C"id" Li!re. Lim"0

-

ELMER

er7.

FONDO EDUCATIVO INTERAMERICANO S.A F,si"  Me&ni". MARCELO ALONSO EDHARD. . FINN edii'n re-is"d" (

-

"%ment"d" Lim"  er7. . GOLDEMERG. F,si" Gener"l ( E#periment"l Vol%men 8. OS GOLDEMERG0 F,si" /ener"l ( e#periment"l?
-

I

editori"l

inter"meri"n"0

impreso

en

M)#io.

MARCELO ALONSO FINN 28930 Fisi#" Vol%men I Me"ni" Fondo Ed%"ti-o Intero"meri"no0 S.A. o/ot&> C"r""s> Me#io> S"o "%lo.TILER0 AUL A. 2<===3. F,si" p"r" l" ieni" (

l"

tenolo/,"

2<

<=

-ol7menes3.

"relon".

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA LIC.VERA MEZA SECUNDINO -

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