República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universidad Rafael Urdaneta Escuela de Ingeniería Cátedra: Laboratorio de Física Profesora: Evelyn Nava
Caída Libre Realizado por: Boscán, Asdrúbal V.- 23.738.927 Cabrera, Marco V.-20.833.651 Feijoo, César V.- 24.403.134 González, Natasha V.- 22.362.907 Puche, Diego V.- 23.444.458
Maracaibo, Marzo de 2012
Introducción Todos los cuerpos, sin importar su naturaleza, tamaño o forma, caen de igual manera en el vacío. Cuando se deja caer un objeto, en el momento en que es liberado, su velocidad inicial es igual a cero, pero instantes después su velocidad va aumentando progresivamente, es decir, hay un aumento en su velocidad y, como consecuencia, aparecerá una aceleración. Esta aceleración es llamada aceleración de gravedad (g) y su valor, en magnitud tiene un aproximado de 9,8 ⁄ . Este movimiento, como puede notarse, presenta las características de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, hecho que fue demostrado por Galileo Galilei, diciendo que, en ausencia de fricción, todos los cuerpos en el vacio caen hacia la tierra con la misma aceleración, sin importar su tamaño o peso. Basándose en este hecho puede afirmarse que la aceleración de la gravedad se produce sobre todos los cuerpos que caen libremente y como consecuencia su velocidad aumenta uniformemente y su aceleración es constante. El termino caída libre, es aplicable tanto al movimiento de descenso como de ascenso, solo que para ascender es necesario proporcionarle al cuerpo una velocidad inicial y al descender esa velocidad, teniéndose que
Marco teórico Caída Libre: Es el movimiento, en dirección vertical, con aceleración constante realizado por un cuerpo cuando se deje caer en el vacío. Aceleración: Magnitud vectorial que indica la variación que experimenta la velocidad por unidad de tiempo. Gravedad: es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos situados en las proximidades de un planeta, experimentamos una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta si no estamos sometidos al efecto de otras fuerzas. En la superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9.81 m/s2, aproximadamente. Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado: (MRUA) es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad. También puede definirse el movimiento como el que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante. Movimiento Rectilíneo Uniforme: Un movimiento es rectilíneo cuando el cuerpo describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Nos referimos a él mediante el acrónimo MRU. El MRU (movimiento rectilíneo uniforme) se caracteriza por:
Movimiento que se realiza sobre una línea recta. Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes. La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez. Aceleración nula.
Velocidad; es una magnitud física de carácter vectorial que expresa la distancia recorrida por un objeto por unidad de tiempo. Se representa por o . Sus dimensiones son [L]/[T]. Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s. En virtud de su carácter vectorial, para definir la velocidad deben considerarse la dirección del desplazamiento y el módulo, el cual se denomina celeridad o rapidez. De igual forma que la velocidad es el ritmo o tasa de cambio de la posición por unidad de tiempo, la aceleración es la tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo.
Materiales Aparato de caída libre que permite calcular la distancia y tiempo recorrida por las esferas. Esferas Papel Milimetrado Papel Logarítmico Práctica de Laboratorio. Lápiz Borrador Regla
Procedimiento de la práctica Por medio de la del aparato de caída libre, que registra el tiempo que el cuerpo tarda en caer sobre una superficie, pudimos obtener los siguientes datos con distancias arbitrarias y así conseguir cuanto se tarda en caer en función a esa distancia. Establecimos ese tiempo por 3 intentos por cada medida y de estos 3 resultados sacar el promedio de tiempo en que se tardo el objeto en caer, por cada esfera (grande y pequeña). Comparar las dos tablas en las que se plasmaron los datos obtenidos, tanto de la esfera pequeña como la grande. Se toma alguna de las dos tablas y se realiza una grafica de esta en papel milimetrado. Se determina la forma de la grafica, se calcula la ecuación que relaciona la distancia en función del tiempo, y la velocidad media de t=0,1 sg a t=0,3 sg. Luego, de la misma tabla seleccionada anteriormente graficarla en papel bilogaritmico. Calcular la ecuación que relaciona la distancia y en función del tiempo. Encontrar la aceleración y analizar que representa esta en la grafica. Calcular la velocidad instantánea para diferentes tiempos y llenar la 3era tabla, tomando el mayor tiempo y dividirlo entre 8; siendo el intervalo de tiempo para calcular las velocidades. Luego de esta 3era tabla graficarla en papel milimetrado. Encontrar la velocidad en función del tiempo y la aceleración, después analizar qué significado tiene la pendiente de esta.
Resultados Esfera grande: Y(cm)
0 0
5 0,84
10 16 20 25 35 45 55 65 0,129 0,167 0,198 0,226 0,267 0,298 0,322 0,369
5 0,84
10 16 20 25 35 45 55 65 0,129 0,167 0,192 0,221 0,269 0,292 0,323 0,371
Esfera pequeña Y(cm)
0 0
Según los gráficos notamos que la esfera grande toca la superficie primero que la pequeña pero, esto no se debe al peso, esto se debe a su tamaño, a que como la esfera es más grande que la otra, esta está más cerca del suelo que la otra, por unos milímetros mas, y por ello esta llega primero, recordando que ambas fueron lanzadas en la misma distancia a velocidades iguales con la misma aceleración; probando la teoría de Galileo Galilei, diciendo que, en ausencia de fricción, todos los cuerpos en el vacio caen hacia la tierra con la misma aceleración, sin importar su peso.
Al realizar la grafica Y vs. T podemos determinar a.- Su forma: La grafica que obtuvimos, fue una curva ascendente partiendo del origen. b.- Ecuación que relaciones la distancia y en función del tiempo.
c.- Velocidad media de t=0,1sg a t=0,3 sg ⁄ ⁄ ⁄
En papel logarítmico
a.- Calcular la ecuación que relaciona la distancia y en función del tiempo: Donde
b = corte con el eje “y” m= pendiente
Sustituyendo Se saca antilogaritmo b.-La aceleración x=t
d=g
y=d
m=2
⁄
Realizar la grafica de alguna de esas dos tablas en papel milimetrado. a. Calcular las velocidades instantáneas para diferentes tiempos. ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄ ⁄
Y(cm)
0 0
62,5 0,05
102 0,1
131,6 161,3 178,5 243,9 322,5 416,6 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
Ecuación de la velocidad
¿Qué significa la pendiente del grafico?
b= intercepción con el eje y
Representa la aceleración del movimiento que sería la gravedad.
Aceleración ⁄
La aceleración que obtuvimos
con el papel logarítmico anteriormente fue de 477,38, en cambio esta aceleración es 954,76 ⁄ .
Conclusión Acorde a lo visto y los datos obtenidos al momento de ejecutar la práctica correspondiente a este tema, tenemos que en esta experiencia luego de analizar se ejecutó paso a paso el procedimiento experimental donde fue necesario e indispensable contar con un aparato de caída libre, además de dos esferas, una pequeña y otra de mayor tamaño y a partir de ellas, con el aparato antes mencionado se logró determinar el tiempo que tarda las esferas en caer a ciertas distancias y así observar las diferencias existente entre el tiempo que tarda en caer la esfera pequeña con la esfera grande.
En conclusión la caída libre es el movimiento rectilíneo en dirección vertical con aceleración constante realizado por un cuerpo cuando se deja caer en el vacío. La caída libre resalta dos características esenciales donde los objetos en caída libre no se encuentran resistencia en el aire y todos los objetos en la superficie de la Tierra aceleran hacia abajo a un valor de 9.8 m/seg 2 que es la gravedad.
Bibliografía TEORIA Y PRACTICA DE FISICA 4to año. Autor: Eli Brett y William Suárez. Internet: www.wikipedia.org www.rincondelvago.com
