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No
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DEPARTAMENTO DE
FISICA Y GEOLOGIA
LABORATORIO DE MECANICA
SEDE VILLA DEL ROSARIO
CAIDA LIBRE
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS
Objetivos
Estudiar el movimiento de caída libre de un cuerpo.
Determinar la magnitud de la aceleración gravitatoria terrestre al nivel de Ciudad Universitaria
Determinar las funciones cinemáticas en el movimiento de caída libre.
Analizar los datos de posición y tiempo y las graficas correspondientes.
Esquema del Laboratorio y Materiales
Materials
Cantidad
Pie en A – PASS+ 6 Tornillos+ 2
apoyos
1
de plástico de altura regulable
Varilla cuadrada – PASS- L
1
1000mm
Pasador de sujeción con 2
2
tornillos
Esfera de acero, Diam. 19 mm.
1
Conmutador De impacto ó
1
Sensor de caída libre
Cabe de conex. 32 A, 1000mm,
2
ROJO
Cable de conex. 32 A, 1000mm,
2
AZUL
Disparador
1
Unidad de liberación ó Porta
1
esfera max.12V con varilla
Soporte para regla con 1 tornillo
1
Regla graduada, L 1000mm
1
Corredera para regla gradu.
2
Guías naranjas
Contador digital, 4 décadas
1
Cable adaptador para el contador
1
con punta removible (blanca)
Figura 1.
Marco Teórico
El caso mas importante de movimiento uniformemente acelerado es el de caída libre, donde los cuerpos están
sometidos únicamente a la atracción de la Tierra. Despreciando por tanto fuerzas como la fricción del aire, un
cuerpo se mueve cerca de la superficie terrestre con una aceleración constante, donde esta es la aceleración de la
gravedad y esta dirigida verticalmente hacia abajo y tiene un valor muy cercano a
. Este valor es el mismo para todos los cuerpos, y puede considerarse independiente de la altura,
mientras que no nos alejemos de la superficie terrestre, ya que la aceleración de la gravedad disminuye a medida
que la distancia sobre la superficie terrestre o bajo ella aumenta.
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LABORATORIO DE MECANICA
CAIDA LIBRE
En un movimiento uniformemente acelerado la posición de un cuerpo en cualquier instante de tiempo bajo
aceleración constante es
Ahora, si un cuerpo que cae bajo la acción de la gravedad y escogiendo la dirección verticalmente hacia arriba
como negativa, definimos
y donde la velocidad inicial es cero, debido a que el cuerpo cae libremente,
resulta
De esto es posible determinar la aceleración gravitacional si que conoce la altura a la cual se deja caer
libremente el objeto y el tiempo que tarda en recorrer esta altura.
De las ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado, es posible encontrara la velocidad con que cae el
cuerpo con la siguiente ecuación,
Procedimiento
1. Ubique el disparador de bola y platillo interruptor sobre la barra de sujeción como indica la figura 1.
Figura 3.
2. Conecte el disparador de bola con la ayuda de dos cables, conectando estos en el par de conectores hembra
STAR/STOP, indicado por el numero 9 como indica la figura 4, luego conecte el platillo interruptor con la
ayuda de dos cables, conectándolos en el par de conectores hembra STOP, indicado por el numero 10 como
indica la figura 4.
3. Después de haber realizados los pasos anteriores, conecte el contador digital a la red de corriente alterna.
4. Para la activación del modo de funcionamiento “TIMER” se ha de pulsar la tecla FUNCTION, indicado por el
número 7 como indica la figura 4 hasta que se encienda el diodo rotulado “TIMER” y en la regleta de diodos
electroluminiscentes situada sobre dicha tecla, luego pulsando la tecla TRIGGER, indicado por el numero 8
como lo indica la figura 4, hasta que se encienda el diodo rotulado que indique la figura siguiente
.
5. Cerciórese que el disparador de bola y el platillo interruptor estén alineados.
6. Ubique la esfera de acero en el dispador de bola y manténgala con el cable del disparador, asegúrese que el
platillo interruptor no este presionado, ya que esto indica que el platillo interruptor esta cerrado y no esta apto
para una medición de tiempo.
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LABORATORIO DE MECANICA
CAIDA LIBRE
7. Después de haber realizados los pasos anteriores, presione la tecla RESET, indicado por el numero 3 como
muestra la figura 4, esto
8. Ubique el disparador junto con la esfera a una altura, ubicándola con ayuda de la escuadra al lado de este y
suelte la esfera metálica, dejando de presionar el cable disparador.
9. El tiempo que tarda en caer la altura determinada, se muestra en el indicador digital, indicado por el numero
13 como muestra la figura 4, este tiempo esta en milisegundos (ms), para obtener el tiempo de caída en
segundos, se ha de presionar la tecla DISPLAY, indicado por el numero 6 como muestra la figura 4, hasta
que se encienda el diodo rotulado que indica la opción s, la cual significa que el tiempo es en segundos.
10. Registre el los valores de tiempo (
tabla 1.
) para diferentes alturas, a la cual se deja caer de la esfera en la
Figura 4. Contador digital de 4 decadas
Analisis de Datos
1. Grafique los datos de la tabla 1, altura Vs.
.
2. A partir de los dataos de la tabla 1 construya la tabla 2.
3. Grafique los datos de la tabla 2, altura Vs.
.
4. Con los datos de la tabla aplique mínimos cuadrados para calcular la aceleración gravitacional con ayuda de
la ecuación (2).
Nota: Recuerde que la ecuación (2) no es una ecuación lineal, por lo tanto hay que linealizar esta, por esto, es
necesario la realización de la tabla 2, ya que con esta la ecuación del movimiento, será de la forma:
donde, =posición del cuerpo,
pendiente y
Altura [cm]
80
70
60
50
40
Tabla 1. Datos para el calculo de la gravedad.
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CAIDA LIBRE
Altura (cm)
80
70
60
50
40
Tabla 2. Datos para regresión lineal.
5. Determine la velocidad de caída para cada una delas alturas a partir del resultado de la gravedad
encontrada, a partir de la ecuación (3) y compare este con el valor teórico, completando así la tabla 3.
[m/s]
[Error]
Altura [cm]
[m/s]
80
70
60
50
40
Preguntas de Control
1. Que tipo de movimiento es el que se analiza? Por que dicha conclusión?
2. Describa las características físicas de una caída libre?
Conclusiones y Observaciones
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