INFORME DE LABORATORIO No.6
CAIDA LIBRE
FAGUA VARGAS FREDY AQUILINO PARRA JARAMILLO JONATHAN HARVEY
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2013
INFORME DE LABORATORIO No 6
CAIDA LIBRE
FAGUA VARGAS FREDY AQUILINO…………………… Código 201210150 PARRA JARAMILLO JONATHAN HARVEY……………. Código 201212774
Docente: DIANA MARCELA COY MONDRAGÓN
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE TRANSPORTE Y VÍAS TUNJA 2013
INTRODUCCIÓN Al observar un fruto caer de un árbol, un objeto lanzado desde un edificio, a estos ejemplos son denominados como caída libre. Podemos considerar caída libre es el movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un gravitatorio. A través del desarrollo del informe mostraremos el procedimiento realizado, y su respectivo análisis de resultados para así obtener las respectivas conclusiones acerca del tema. También el presente trabajo del curso de física es una reseña del tema caída libre que es aquella donde un objeto es lanzado con una velocidad inicial igual a cero. Daremos una definición, sus fórmulas y se mostraran algunos ejemplos resueltos, esto se hace con el objetivo de obtener un mejor conocimiento en este tema y no tener dificultades al realizar el presente trabajo.
INTRODUCCIÓN 1.OBJETIVOS 1.2OBJETIVO GENERAL: 1.3OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 2.MÉTODO EXPERIMENTAL 2.1.CAÍDA LIBRE 2.2.LEYES FUNDAMENTALES DE LA CAÍDA LIBRE: 2.3.FÓRMULAS UTILIZADAS EN CAÍDA LIBRE : 2.4.EJEMPLOS DE CAÍDA LIBRE 2.5.FOTORRESISTENCIA 2.6.SOPORTE UNIVERSAL 2.7.ERROR RELATIVO 3.PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA: 4.TABLAS DE DATOS 5.Graficas: 6.ERROR PORCENTUAL 7.Que sucedería con la aceleración del móvil
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
1. OBJETIVOS
1.2. OBJETIVO GENERAL: A través de la práctica de laboratorio sobre caída libre conocer sobre este movimiento y calcular los datos de velocidad por medio de cambio de variable.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: -
Identificar y conocer sobre el movimiento de caída libre Tomar adecuadamente las lecturas con los implementos Tener presente el procedimiento a seguir al momento de analizar y recopilar datos. Elaborar y analizar las respectivas tablas de los datos tomados
2. MÉTODO EXPERIMENTAL: 2.1 Caída Libre
Se conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre él, siendo su velocidad inicial cero. El movimiento de los cuerpos en caída libre (por la acción de su propio peso) es una forma de rectilíneo uniformemente acelerado. En este movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje vertical (eje "Y"). La distancia recorrida (d) se mide sobre la vertical y corresponde, por tanto, a una altura que se representa por la letra h. Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva. Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. Los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo. La aceleración de gravedad es la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de éstos. En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire. Si se desprecia la resistencia del aire y se supone que aceleración en caída libre no varía con la altitud, entonces el movimiento vertical de un objeto que cae libremente es equivalente al movimiento con aceleración constante. 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.
2.2Leyes fundamentales de la Caída Libre: a) Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical b) La caída de los cuerpos es un movimiento uniformemente acelerado c) Todos los cuerpos caen con la misma aceleración. Los valores de la gravedad son:
2.3FÓRMULAS UTILIZADAS EN CAÍDA LIBRE :
Velocidad inicial: normalmente es la velocidad que se le imprime inicialmente a un objeto para ponerlo en movimiento. En este caso como no se le da una fuerza sino solo se deja caer la Vo es igual a cero. Velocidad final: es la velocidad que alcanzara el objeto cuando llega al punto final de la caída. Tiempo: Es lo que se demora el cuerpo en caer. Altura: la altura es la medida de longitud de una trayectoria o desplazamiento, siempre y cuando la medida se tomada como punto de regencia la vertical. Gravedad: Gravedad es una fuerza que trata de jalar los objetos hacia abajo. Cualquier cosa que tenga masa también tiene un tirón gravitacional. Entre más masa un objeto tenga, más fuerte es su tirón o jale de atracción gravitacional. 2.4EJEMPLOS DE CAÍDA LIBRE Se deja caer una pelota desde la parte alta de un edificio, si tarda 3s en llegar al piso ¿Cuál es la altura del edificio? ¿Con qué velocidad se impacta contra el piso?
En las figuras podemos darnos cuenta de algunos ejemplos de caída libre en nuestra vida cotidiana
2.5. FOTORRESISTENCIA
Una fotorresistencia es un componente electrónico cuya resistencia disminuye con el aumento de intensidad de luz incidente. Puede también ser llamado fotorresistor, fotoconductor, célula fotoeléctrica o resistor dependiente de la luz, cuyas siglas, LDR, se originan de su nombre en inglés light-dependent resistor . Su cuerpo está formado por una célula o celda y dos patillas. En la siguiente imagen se muestra su símbolo eléctrico.
2.6.SOPORTE UNIVERSAL: Un soporte de laboratorio, soporte universal o pie universal es una pieza del equipamiento de laboratorio donde se sujetan las pinzas de laboratorio, mediante dobles nueces. Sirve para sujetar tubos de ensayo, buretas, embudos de filtración, criba de decantación o embudos de decantación, etc. También se emplea para montar aparatos de destilación y otros equipos similares más complejos
2.7. ERROR RELATIVO
Se define como el cociente entre el error absoluto ∆x y el valor real xv de la
magnitud, mientras que el error porcentual es igual al relativo multiplicado por 100. El error relativo representa la fracción de imprecisión cometida en la medición, y resulta útil para comparar mediciones llevadas a cabo sobre diferentes magnitudes. Por ejemplo, usualmente un error porcentual del 1% (equivale a medir 100 m con un error de 1 m) es un error aceptable para mediciones que no requieran gran precisión. Si se desea disminuir este valor, será necesario hacer un esfuerzo mayor para lograr el resultado, y el esfuerzo será cada vez mayor mientras menor sea el error deseado. Los valores más comunes del error porcentual en el laboratorio pueden oscilar entre 5% y 15%magnitud
3.PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA:
Comenzamos realizando el montaje como se muestra en la figura
Medimos las distancias de las fotoceldas y desde donde iba ser lanzada la esfera
Luego lanzamos la esfera tomando 3 tiempos
Luego se aumenta 10 centímetros a una fotocelda por cada 3 tiempos que se tomaban, hasta llegar a los 80cm
Los datos registrados en la práctica fueron: (Y) Altura (cm) 10 20 30 40 50 60 70 80
Tiempo (s) 0.0695 0.0596 0.0546 0.097 0.0993 0.0964 0.1464 0.1449 0.144 0.1838 0.167 0.1632 0.1959 0.1992 0.1914 0.2162 0.2249 0.2276 0.2502 0.2968 0.2466 0.2685 0.2689 0.2962
tiempo promedio(s) 0.061233333 0.097566667 0.1451 0.171333333 0.1955 0.2229 0.264533333 0.277866667
4.TABLAS DE DATOS Para realizar las tablas de datos realizamos el siguiente procedimiento:
1. Tomamos los datos de altura y tiempo promedio para linealizar la ecuación mediante cambio de variable z utilizando la ecuación para hallar altura, este se realiza dividendo la altura sobre el tiempo Z=y/t 2.Luego con estos datos hallamos la pendiente de la altura y el tiempo. Y tomando el promedio de estos datos. Pendiente = y2-y1/t2-t1 3.Después sabiendo que ecuación para hallar altura Y =Vo+Voyt+1/2gt² Y= A+BT+CT² Y=T (B+CT) Y/t=B+CT Z= B+CT 4.De los datos que tenemos son hallamos la pendiente la cual en nuestro ecuación es c Z= B+CT 5.Con la ecuación para hallar z, realizamos el despeje para hallar b: Z=B+CT Z-CT=B Con los valores obtenidos de c los sumamos y luego los dividimos para obtener el c promedio para realizar la respectiva regresión. Y
t
Z
c
b
10 0.06123333 163.309744
1147.109125
93.06842871
20 0.09756667 204.988042
37.15120098
201.3633235
30
0.1451 206.753963
1018.134901
59.02258866
40 0.17133333 233.463035
922.4044421
75.42440727
50
0.1955 255.754476
489.9462896
159.9699761
60
0.2229 269.179004
-109.5773071
293.6037858
70 0.26453333 264.616935
1746.82005
-197.475195
750.2841002
97.85390215
80 0.27786667 287.907869 Promedio
7. Luego con los datos obtuvimos la regresión:
Z=97.85390215+750.2841002*t Pero con la calculadora obtuvimos la siguiente regresión:
Z=141.6634728+525.34461212 *t Al comparar ambas regresiones deducimos q la regresión hallada con la calculadora es más precisa y se obtiene un menor error.
5. GRAFICAS:
y vs t 90 80 70 60 50 y vs t
40 30 20 10 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
GRAFICA #1 La gráfica representa una parábola de los datos y vs t de los datos obtenidos en el laboratorio
Zvs t 350 300 250 200 150 100 50 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
GRAFICA #2 Representa la linealizacion de los datos de z vs t, en los que z se obtuvo mediante cambio de variable y t el tiempo promedio de los datos
6.ERROR PORCENTUAL: Tenemos q c es igual a un medio de la gravedad, entonces la gravedad es igual a: 1/2g=C C=2g reemplazando quedaría C=525.34461212 cm/s²*2 C=1050.689225 cm/ s² C=10.5068m/s² Con estos datos calculamos el error porcentual que es igual a:
E%=│vt-vex /vt│* 100 Vt = valor teórico vex=valor experimental La gravedad en Tunja es de 9.78 m/ s² este dato lo tomamos como valor teórico entonces el error porcentual sería igual a:
E%=│9.78m/s²-10.506 / 9.78m/s²│* 100 E%=│-0.7268 / 9.78m/s²│* 100 E%=7.43224
7. Que sucedería con la aceleración del móvil si el cuerpo se lanzara hacia arriba como se afectaría la rapidez que tipo de movimiento llevaría la esfera. El móvil cuando se lanza hacia arriba va a tener igual aceleración ya que es constante pero cambia de sentido o signo. Cuando el móvil se lanza hacia arriba va a tener que bajar y en el momento de que pase por el punto de origen va a tener igual rapidez. La esfera cuando sube presenta un movimiento uniformemente rectilíneo acelerado y al bajar caída libre
CONCLUSIONES
En caída libre la aceleración es constante. La velocidad inicial es siempre cero. Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical. En la caída libre no se toma en cuenta la resistencia al aire aunque varía según el ejercicio. A la hora de tomar datos es muy importante hacerlo con la mayor exactitud que se pueda, usando siempre unidades. Para reducir errores es necesario verificar que los implementos usados estén en perfectas condiciones como que estén calibrados, esto permite un menor error porcentual Gracias a esta experiencia es más fácil entender fenómenos que se encuentran en nuestro diario vivir y que se presentaran. Con los resultados obtenidos podemos deducir que nuestro error porcentual es de 7.43% el cual está en un intervalo considerable al margen de error al cual le podemos atribuir factores como los ambientales, humanos, o calibraciones en los aparatos utilizados Los datos obtenidos de y, z, t, son necesarios para la elaboración de gráficas y el respectivo analisis
BIBLIOGRAFÍA Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de mecanizado. Madrid: Paraninfo. ISBN 84-9732-428-6. Patxi Aldabaldetrecu (2000). Máquinas y hombres: Guía histórica. Museo de Máquina-Herramienta Elgoibar (Guipúzcoa). ISBN 84-607-0156-5. Historia del Pie de Rey (p. 227). Antonio Máximo, Beatriz Alvarenga (2004). Física General . México D.F.: Oxford University Press. ISBN 970-613-147-7.
INFOGRAFÍA
http://es.scribd.com/doc/38088848/CAIDA-LIBRE http://www.monografias.com/trabajos84/teoria-errores/teoria-errores.shtml http://fisica.udea.edu.co/~labgicm/Labratorio_Fisica_1_2012/2012_Cuantificacion%20de%20errores.pdf http://www.buenastareas.com/ensayos/Caida-Libre/348352.html http://www.slideshare.net/MaiteOmerique/caida-libre-1063259
