Curso
:
Laboratorio de Física I
Profesor
:
Ing. Tomas Efraín Álvarez Loli
Informe Nro.
:
2
Tema
:
Movimiento Vertical – Caída Libre
Mesa Nro.
:
2 – B
Integrantes
:
Reinoso Núñez, Edilberto Reynaldo
Fecha del Experimento
:
Jueves 07 de marzo de 2013
Hora
:
De 11:20 a 13:00
Fecha de entrega Del informe
:
Jueves 14 de marzo de 2013
Hora
:
De 11:20 a 13:00
2013-I
MOVIMIENTO VERTICAL – CAÍDA LIBRE OBJETIVOS: -
Estudio del movimiento de un cuerpo en caída libre con el uso del sensor de movimiento. Determinar el valor de la aceleración de la gravedad. Analizar el movimiento realizado por el cuerpo con el Software Logger Pro. Analizar e interpretar las gráficas obtenidas.
EQUIPOS Y MATERIALES: -
Un (01) Sensor de Movimiento Mo vimiento Vernier. Una (01) interfase Vernier. Un móvil (masa esférica). Una (01) Pc. (con el Software Logger Pro). Una (01) cinta métrica. Un (01) Soporte Universal. Una (01) varilla de 30 cm. Una (01) nuez simple.
FUNDAMENTO TEORICO: Cuando un objeto cae libremente, cerca de la superficie de la Tierra, lo hace bajo la influencia de la aceleración de la gravedad. En este caso, ignorando la fricción del aire, su aceleración es constante y tiene in valor aproximadamente te de 9.8 m/s 2. La distancia que recorre el objeto durante su caída está dada por la siguiente ecuación:
Donde h0 es la posición inicial con respecto a un sistema de referencia, y V i, la velocidad inicial. En el caso particular cuando el objeto es liberado desde el reposo, es decir, Vi = 0, y desde el origen del sistema de referencia, h 0 = 0, tenemos que la ecuación se reduce a:
Donde hemos seleccionado la dirección hacia abajo como positiva. La ecuación nos permite determinar el valor de la aceleración de la gravedad si medimos el tiempo que tarda en caer un objeto desde una altura conocida. En el experimento vamos a tener un sensor de movimiento que se activará automáticamente al soltar un masa (esfera) desde una altura conocida, y se tomara los datos automáticamente de altura y tiempo hasta el instante que la esfera toque el piso. p iso.
Movimiento de Caída Libre: Es aquel movimiento vertical que realizan los cuerpos en el vacío: El movimiento de Caída Libre se le considera un MRUV (Movimiento Rectilíneos Uniformemente Variado), donde la aceleración de la gravedad es constante (g = 9.8 m/s2). Entonces, se cumple las siguientes ecuaciones: ( )
PROCEDIMIENTO: 1. Realizar el montaje experimental que se muestra en la Figura N°2, reconociendo cada equipo y material que se utilizará.
2. Conectar el Detector de Movimiento Vernier al canal DIG/SONIC 1 de la interfaz. 3. Iniciar sesión con el Software Logger Pro; a continuación aparecerá dos gráficos: la distancia vs. tiempo y velocidad vs. tiempo, al cual se le puede agregar también el de aceleración vs. tiempo. 4. Ahora se puede realizar una medida a modo de ensayo de la caída libre de una masa (un cuerpo esférico), para luego hallar su aceleración. Soltar la masa aproximadamente a una altura de 1.50 m sobre el nivel de referencia (puede ser sobre la mesa de trabajo) y a lo largo de la vertical. Luego hacer clic en toma de datos → y cuando la masa choque contra el nivel de referencia hacer clic en ⌂ para terminar con la colección de datos. 5. Obtener el valor de la aceleración (en este caso aceleración de la gravedad) y regístrela en la Tabla N° 1. Para ello hacer clic en f(x)= y obtener el ajuste de curvas entregado por el programa. Hacer cinco pruebas, en total se obtendrá cinco tablas.
TABLA N°1
AJUSTE DE CURVAS OBTENIDOS POR EL SOFTWARE LOGGER PRO Y = C + BX ± AX 2 Tabla N°
A
B
C
Gravedad experimental gexp = (m/s2 )
Y = C + BX ± AX 2
9.22 m/s2 01
4.610
-7.914
3,416
Y = (3.4) + (-7.9)x ± (4.6)x 2
9.658 m/s2 02
4,829
-6.203
03
4.610 -4.681
2.020
Y= (2.0) + (-6.2)x ± (4.83)x 2
9.22 m/s2 1.205
Y= (1.2) + (-4.68)x ± (4.61)x
2
9.91 m/s2 04
4.955
-7.428
2.839
Y= (2.4) + (-7.43)x ± (4.95)x 2
9.658 m/s2 05
4.829
-12.08
7.601
Y= (7.6) + (-12.08)x ± (4.829)x 2
Hallando la gravedad experimental, experimental, aplicaremos la siguiente fórmula:
gexp = 2A
Tabla Nº:
g exp = 2A
RESULTADO
01 2 x (4.610)
9.22 m/s2
2
9.658 m/s2
02 x (4.829)
03 2 x (4.61)
9.22 m/s2
2 x (4.955)
9.91 m/s2
2 x (4.829)
9.658 m/s2
04 05
ERROR ABSOLUTO
TABLA
gexp (m/s2)
FORMULA FORMUL A
Error
9.81 – 9.22
9.22 9.81 –
9.658 9.81 –
9.22
9.81 –
9.91
9.81 –
PORCENTAJE DE ERROR RELATIVO
TABLA
Gravedad experimental
Er(%)
1
9.22 m/s2
0.6 %
2
9.658 m/s2
0.015 %
3
9.22 m/s2
0.6 %
4
9.91 m/s2
0.01 %
5
9.658 m/s2
0.015 %
AJUSTE DE CURVAS PARA LAS TABLAS APLICADAS EN CLASE
2
OBSERVACIONES -
Cuando se realiza el experimento con el Software Logger Pro, no se puede cruzar ni poner en medio algun elemento sobre el sensor sino no se realizaria bien el experimento y no se obtendría bien la curva.
-
Se hizo nuevamente el experimento minimizando los errores comparando nuevamente el modelo experimental con el modelo teórico, hasta obtener un modelo aceptable y acorde con la precision del equipo empleado.
-
Al momento de sacar los cálculos de caída libre obtuvimos un porcentaje de error.
-
Notamos que en la gráfica posicion – posicion – tiempo la pendiente se hace cada vez positiva.
CONLUSIONES -
La Gráfica de caida libre que se presenta en logger pro, siempre se representa con una gráfica semi-parabólica.
-
Al aumentar el intervalo de tiempo se aprecia mejor los puntos de la gráfica.
-
Al momento de igualar la ecuación cuadrática con la fórmula de caída libre, la gravedad referencial se va acercando a la gravedad dada. La Caída Libre es un movimiento uniformemente acelerado.
-
La aceleración de la caída en el vacío es independiente del peso de los cuerpos.
-
Todo cuerpo al caer varía su velocidad. La aceleración será constante ya que esta es, precisamente, la aceleración de la gravedad.
