LABORATORIO DE FISICA I PRACTICA N˚ 3 : CAIDA LIBRE Autor: Mg. Ernesto Palo Tejada Diseño: Dra. Jessica Mosqueira Yauri
I.
II.
OBJETIVOS •
Estudiar y analizar las características del movimiento vertical
•
Obtener el valor de la aceleración de la gravedad
FUNDAMENTOS TEORICOS
La aceleración de la gravedad se denota por ” g” y g” y se define como el incremento constante de la velocidad por unidad de tiempo percibida por un cuerpo en caída libre, y es directamente proporcional a la fuerza F e inversamente proporcional a la masa M del cuerpo en kilogramos. El valor de la aceleración de la gravedad local es de suma importancia al realizar correcciones en mediciones de alta exactitud, con instrumentos basados en el método primario, que hacen uso del método gravimétrico y en general en instrumentos en el que se utiliza correcciones por aceleración de la l a gravedad como en : manómetros de columna de líquido, determinación de densidad, densidad, viscosidad, hidrografía, geología, etc. El calculo exacto de la gravedad requiere de montajes experimentales bien diseñados, instrumentos apropiados y mediciones cuidadosas, sin embargo el equipo diseñado puede usarse para calcular la constante de la gravedad con mucha facilidad y precisión aceptable como mostraremos mas adelante. Gracias a los experimentos realizados por Galileo, sabemos que cuando un objeto es soltado desde cierta altura en un lugar donde no existe resistencia del aire(o es despreciable) cae con una aceleración que es igual a la aceleración de la gravedad, y su movimiento puede aproximarse a un movimiento en una dimensión con aceleración constante. Por tanto, las ecuaciones del conocido MRUV pueden utilizarse.
− − − =
0
2
=
2
=
0
2 0
2
2
Calculo teórico de la gravedad La aceleración de la gravedad local puede calcularse de acuerdo con la ecuación recomendada por la organización internacional de metrología legal en el boletín OIML 127 (ThulinA; 1992 ) con una exactitud de 0.01% La ciudad de Arequipa está situada en el paralelo 16°24’ de latitud y altitud de 2345msnm de manera que la gravedad para nuestra ciudad esta dada por:
CUESTIONARIO PREVIO (Responda las siguientes preguntas y entregue a inicio de la sesión de laboratorio)
1. Si lanzamos un objeto hacia arriba con velocidad inicial de 50m/s y dejamos caer un objeto desde el reposo. ¿Cuál tendrá mayor aceleración y por qué? 2. ¿Cuándo decimos que un objeto esta en caída libre? 3. ¿De qué formas (experimentales) podría Usted calcular la aceleración de la gravedad? Haga esquemas. 4. ¿Cómo afecta la resistencia del aire a un objeto que se suelta desde un edificio muy alto?. Explique.
IV.
MATERIALES
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1 dataloger 2 sensores ópticos
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1 varilla de 50cm
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1 soporte universal 1 cinta métrica
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2 mordazas universales (nuez doble)
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1 villa de acero
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ESQUEMA
V.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Arme el equipo según el esquema. 2. Ubique adecuadamente el electroimán y el sensor de impacto. 3. Conecte los cables en las entradas del datalogger. Espere que el profesor verifique la conexión y conecte el transformador a la fuente de 220 V. 4. Verifique que al soltar la billa caiga exactamente en el sensor de impacto. 5. Mida el tiempo que demora la billa en recorrer diferentes distancias, según la tabla 1 de su informe. 6. Complete la tabla 1 de su informe y realice gráficos del movimiento. 7. Analice sus resultados.
1.3 Hacer una gráfica en papel milimetrado (que será llamada GRAFICA 1) donde el eje horizontal sea el tiempo (t) y el eje vertical corresponda a la altura (y)
1.4 ¿Qué relación existe entre la ALTURA y la variación del tiempo? ¿Es correcto?
1.5 En un papel milimetrado realice la que será llamada GRÁFICA 2 de la ALTURA (y) en función del t iempo al cuadrado (t2).
1. Explique que factores influyen en el valor de la gravedad y coloque dos ejemplos del valor que puede tener la aceleración de la gravedad. 2. Si la billa presenta velocidad inicial ¿cómo varia el valor de la aceleración de la gravedad? 3. Es posible determinar el valor de "g" con un péndulo simple. Explique
