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M A N U A L DE L A B O R A T O R I O
FÍSICA
4
PRÁCTICA Nº 4
MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE
Introducción
En este laboratorio analizaremos la cinemática de la caída libre de los cuerpos.
Haremos gráficas con el objeto de ver que la caída libre es un movimiento
rectilíneo uniformemente acelerado. También mediremos el valor de la aceleración
de gravedad.
Un movimiento uniformemente acelerado se define como aquel en el cual la
aceleración de un cuerpo permanece constante. La caída libre es un ejemplo típico de este
tipo de movimiento debido a que cuando un cuerpo se deja caer libremente, su velocidad va
aumentando de manera tal, que su aceleración permanece constante.
El movimiento de caída libre de los cuerpos fue estudiado en profundidad durante el
siglo XVII por Galileo Galilei. Sus trabajos permitieron entender que tanto los cuerpos
pesados como los ligeros, caen con el mismo cambio de velocidad, es decir, que todos los
cuerpos caen al mismo tiempo, independientemente de su masa.
La aceleración con que cae un balín es aproximadamente constante si no se tiene en cuenta
la fricción del balín con el aire. En realidad la aceleración con que cae un cuerpo depende
de factores tales como:
Objetivos
 Determinar la función que tiene el medio en el movimiento de caída libre
de los objetos.
 Establecer que los cuerpos caen al mismo tiempo, sin importar su masa,
cuando se encuentran en caída libre.
PRE-LABORATORIO
1.-¿Qué entiendes por caída libre de los cuerpos?
2.-¿Qué sucedería si dejamos caer simultáneamente desde una misma altura, un
libro y una hoja de papel? Explica
3.-¿Qué sucedería si dejamos caer dos hojas de papel iguales, pero una de ellas
comprimida?
4.-¿Qué sucedería si ambas hojas están comprimidas?
5-¿El medio a través del cual se mueven los objetos influye en su caída? Explica
6.-¿Qué se entiende por gravedad?
7.-¿Con qué aceleración cae al suelo un cuerpo en caída libre?
8.-La aceleración de la gravedad ¿es constante en cualquier punto de la Tierra?
Explica.
LABORATORIO
MATERIALES: Cronómetro, piedras, metras, hoja de papel, esferitas de plomo.
Problema
¿Cómo influye el medio a través del cual se mueve un objeto cuando cae?
Hipótesis
Comenta con tus compañeros y redacta una posible respuesta al problema anterior. Esta
respuesta la llamaremos hipótesis.
ACTIVIDAD 1 Desde una misma altura se dejan caer, simultáneamente dos cuerpos
 Desde una misma altura se dejan caer, simultáneamente, una metra y una
hoja de papel. ¿Qué observas?
 Deja caer ahora, simultáneamente, la metra y la hoja de papel comprimida.
 ¿A qué se deben las diferencias en la caída en los dos casos diferentes?
 ¿Cómo se llaman las fuerzas que actúan en la caída?
ACTIVIDAD 2
Determinación del valor de la aceleración de gravedad
Aquí determinaremos el valor de la aceleración de gravedad. Recordemos
g t2
y

que la ecuación de la caída viene dada por
2
2 y
g 2
Si despejamos g, obtenemos que:
t
 Deja caer un cuerpo desde alturas diferentes, las cuales haz medido
previamente. Con ayuda de un cronómetro mide el tiempo de cada
caída. Recuerda que debes hacer el promedio del tiempo de caída en
cada caso, que será el valor que anotarás en la tabla.
 Copia en el cuaderno el siguiente cuadro y complétalo.
y(m)
t(s)
t2(s2)
g(m/s2)
 ¿Qué observas en la última columna?
 Si el valor obtenido no coincide exactamente con el valor de “g”
esperado. ¿Qué crees que pudo haber ocurrido?
 Toma el promedio de los cinco valores de “g “ obtenidos- ¿Qué
valor obtienes?
¿Puede ser considerado este valor como una
aproximación de “g “?
POST-LABORATORIO
1.- La aceleración de gravedad es un vector. ¿Qué dirección y sentido tiene?
2.-La caída de los cuerpos es un movimiento uniformemente acelerado?
3.-. ¿Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical?
4.- ¿Todos los cuerpos caen con la misma aceleración? Explique
5.- ¿El módulo de la aceleración gravitatoria (g) en la Tierra depende de la masa de los
objetos?
6.- ¿Qué diferencia presenta (g) en un objeto si este es lanzado hacia arriba? ¿Tendrá
vinculación con el sistema de referencias que tomemos?
7.- ¿La Caída Libre es un tipo de movimiento uniformemente acelerado M.R.U.A?
8.- ¿Cuál es la fuerza que provoca la aceleración gravitatoria de los cuerpos?
PRÁCTICA Nº 5
MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES
Introducción
Cuando dejamos rodar una pelota sobre una mesa, al llegar al borde de la misma
observamos como ésta cae describiendo un movimiento semi-parabólico.
Si no existiera la fuerza de gravedad, la bola se desplazaría horizontalmente con
Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).
Si no tuviera velocidad inicial al momento de dejar el borde de la mesa, la bola
caería por efecto de la gravedad con Movimiento Uniformemente Acelerado. (MUA).
Objetivo
 Establecer una relación matemática que represente a la trayectoria de un móvil, cuando es
disparado horizontalmente desde el extremo de una mesa.
 Determinar la ecuación que describe el movimiento de un cuerpo que se lanza
horizontalmente desde cierta altura.
PRE-LABORATORIO
1.- ¿Por qué decimos que un cuerpo lanzado horizontalmente desde una cierta
altura, realiza un movimiento en dos dimensiones?
2.- ¿Qué se entiende por alcance en un lanzamiento horizontal?
3.- ¿De qué factores depende el alcance de un móvil que se lanza horizontalmente
desde cierta altura?
4.- ¿Qué diferencia existe entre lanzamiento horizontal y lanzamiento inclinado?
5.- Si deseamos lograr un mayor alcance en un lanzamiento inclinado ¿qué
podemos hacer?
6.- ¿Qué es ángulo de tiro?
7.- ¿De qué factores depende el alcance horizontal en un lanzamiento inclinado?
LABORATORIO
Problema
Si lanzamos horizontalmente un objeto desde cierta altura, ¿qué movimiento
describe?
Hipótesis
Comenta con tus compañeros y redacta una posible respuesta al problema anterior. Esta
respuesta la llamaremos hipótesis.
MATERIALES
Rampa acanalada o guía metálica, esferitas de acero, papel blanco, papel carbón,
papel milimetrado, tabla, una prensa de sujeción y cinta métrica.
ACTIVIDAD 1 Relación entre la altura desde la cual se lanza horizontalmente
un móvil y su alcance
Dispongamos de una canal (rampa acanalada) cuyo último tramo sea horizontal y una
esferita de acero, la cual rodará a través de la rampa. Al llegar al borde de la mesa estará
dotada de cierta velocidad inicial V0, la cual será la misma si dejamos rodar la esferita
desee un mismo punto de la rampa.
Coloquemos la rampa acanalada de tal manera que su borde coincida con
el borde de la mesa, tal como se muestra en la figura.
¿Cae la esferita en dirección vertical?
¿Continúa la esfera en línea recta?
Nuestro propósito consiste en medir posiciones horizontales y verticales
de la esferita en su caída, el cual lograremos con el montaje que muestra la
figura.
 Utilizando una plomada, marcar un punto situado verticalmente debajo del borde de la
mesa.
 Toma una tabla de aproximadamente unos 15 cm de ancho. Su altura debe ser igual o
mayor que la altura de la mesa del laboratorio. Fórrala primero con el papel blanco y
luego con papel carbón. Esto se hace con la finalidad de marcar, sobre el papel, los
puntos donde la esferita choque.
 Coloca la tabla de tal forma que coincida con el borde de la rampa acanalada y marca
en ese punto, sobre ella, una raya horizontal. Punto de referencia para las medidas
verticales.
 Retira la tabla 10 cm (primer desplazamiento horizontal) medida a partir del punto que
marcaste con la plomada. Deja rodar la esferita, siempre desde la misma altura, la cual
marcará un punto sobre el tablero, que medido desde la raya horizontal te dará el primer
desplazamiento vertical.
 Si repites el proceso, alejando la tabla de 10 cm en 10 cm, hasta llegar al punto en que la
esfera toca el suelo, obtenemos el resto de los desplazamientos verticales. Cada uno de
estos desplazamientos serán siempre medidos desde la raya horizontal que marcaste en la
tabla hasta el punto donde la esfera toque.
 Con los valores obtenidos, llena la siguiente tabla de datos:
x(cm)
y(cm)
0
10
20
30
40
50
60
70
 Construye, en una hoja de papel milimetrado, una gráfica de “y” en función de “x”, con la
correspondiente observación de que los valores sobre el eje “y” son negativos. Debe
tenerse presente que la escala para “x” debe ser igual a la escala para “y”






¿Cómo es la gráfica obtenida?
¿Coincide la gráfica con la trayectoria que observaste al caer la esferita?
¿Cuál crees que es la relación entre “y” y “x”?
Construye la gráfica de “y” en función de “x2”. ¿Cómo es la gráfica obtenida?
Calcula la pendiente
Escribe la ecuación que liga ambas variables.
POST-LABORATORIO
El movimiento de la esfera que describe una trayectoria parabólica es con aceleración
constante y es un movimiento rectilíneo uniformemente variado. La aceleración también
es constante.
1.- Podrías explicar en qué difiere un movimiento de otro en cuanto a las direcciones de la
aceleración y velocidad?
2.- ¿Por qué el módulo de la componente de la velocidad permanece constante durante
toda la trayectoria?
Explica
3.- ¿Qué sucedería, si en cada instante dejamos rodar la esfera por el canal desde
diferentes puntos? Haz un gráfico que ilustre tu respuesta.
4.-En la expresión que te permite calcular el desplazamiento horizontal, despeja “t” y
sustitúyela en la expresión del desplazamiento vertical.
a) Haz
1. g
k
2V02X
b) ¿Qué representa la expresión obtenida?
.
PRÁCTICA 6
MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE.
PÉNDULO SIMPLE
Introducción
Al aplicar una fuerza F sobre un resorte, lo desplazamos una distancia x
de su posición inicial de reposo o punto de equilibrio (o).
Cuando dejamos en libertad el resorte, éste regresa a su posición de
equilibrio hasta alcanzar la posición de equilibrio hasta alcanzar la posición A
desplazándose la misma distancia x al otro lado de su punto de referencia.
Se detiene momentáneamente y luego inicia su movimiento de regreso,
pasando nuevamente por el punto de equilibrio para desplazarse hacia la posición
B situada a la misma distancia x del punto de referencia pero en otra dirección.
Robert Hooke, físico matemático, químico y astrónomo inglés (16351703), inventó el barómetro cuadrante, el resorte espiral de los relojes y otros varios
aparatos. Enunció, además de diversas teorías, la ley que lleva su nombre, relativa a la
elasticidad de un cuerpo. En el estudio de los efectos producidos por las fuerzas de
tensión, observó que había un aumento de la longitud del cuerpo elástico que era
proporcional a la fuerza aplicada. Esta observación puede universalizarse diciendo que:
“La fuerza aplicada sobre un resorte es directamente proporcional
al alargamiento producido por ella”
Este enunciado es conocido con el nombre de la ley de Hooke.
Objetivo
 Establecer la relación que existe entre la fuerza aplicada a un cuerpo elástico y
la deformación que sufre.
 Analizar, en forma experimental, las características del movimiento de un
péndulo simple y encontrar qué factores influyen en su período.
PRE-LABORATORIO
1.- ¿Qué se entiende por Movimiento Armónico Simple (MAS)?
2.- ¿Cuándo un cuerpo realiza Movimiento Armónico Simple MAS?
3.- ¿Qué es una fuerza recuperadora?
4.- ¿Cuándo dos magnitudes son directamente proporcionales? Explica
5.- ¿Cuándo dos magnitudes son inversamente proporcionales? Explica
6.- ¿Qué establece la ley de Hooke? Explica
7.- ¿De qué factores depende el período de movimiento de un resorte?
8.- ¿Qué representa el signo negativo de la ley de Hooke?
9.- ¿Qué representa la constante de elasticidad de la ley de Hooke?
10.- ¿De qué factores depende la constante de elasticidad de un resorte?
LABORATORIO
Problema
¿Qué ocurre cuando un cuerpo deformado elásticamente queda libre de las fuerzas
que la deformaron?
Hipótesis
Comenta con tus compañeros la posible respuesta al problema anterior. Anótala a
continuación
MATERIALES: Esferas de diferentes diámetros (pueden ser de hierro, aluminio o
latón), soporte universal, regla graduada, puntilla de aguja, diferentes resortes,
cuerda larga (hilo no elástico) juego de masas patrones y cronómetro.
ACTIVIDAD 1 Análisis de cómo afecta la longitud el período del péndulo
Debemos tener los siguientes cuidados, el hilo debe ser largo y más
ligero que la esferita, debe trabajarse con amplitudes pequeñas. Las
oscilaciones deben comenzar a contarse desde cualquiera de los puntos
de máxima amplitud y no desde la posición de equilibrio.
 Toma una esfera metálica y un trozo de hilo. Construye un péndulo
de 10 cm de longitud, medidos desde el punto de suspensión hasta el
centro de la esfera. Ver figura.
 Desplaza la esferita de su posición de equilibrio con un ángulo no mayor
 de 15° y déjala oscilar. ¿Qué observas?
 Desplaza ahora la esferita 2 cm de su posición de equilibrio y mide el
tiempo en el que realiza 10 oscilaciones. Dividiendo el tiempo entre el
número de oscilaciones obtenemos el valor del período T.
 Repite la experiencia con longitudes del péndulo de 20cm, 25 cm y 100
cm, usando la misma esferita y desplazándola siempre 1/5 de longitud
del hilo.
 Copia en tu cuaderno el siguiente cuadro y complétalo:
L
(cm)
x
L/5(cm)
T
(10 osc)
T
(s)
T2
(s2)
10
20
25
100

¿Qué observas en los valores obtenidos en la cuarta columna?

Construye una gráfica con T2 en el eje “y” y L en el eje “x”, es decir,
gráfica de T2 en función de L.





A partir de la gráfica, deduce la relación que existe entre el período de un
péndulo y su longitud.
Haz una gráfica de T en función de L
¿Cómo es la gráfica anterior?
Calcula el valor de la pendiente de la gráfica anterior
Escribe la expresión que relaciona las variables.
ACTIVIDAD 2
Análisis de cómo afecta la masa el período del péndulo

Toma cuatro esferas de diferente masa y construye cuatro péndulos que tengan
la misma longitud (por ejemplo 12 cm).

Desplaza una de las esferas de su posición de equilibrio una misma longitud
(amplitud 2 cm) y comienza a contar 10 oscilaciones, para cada masa. Recuerda
que el período lo obtienes dividiendo el tiempo entre 10 oscilaciones.

Repite el procedimiento para cada uno de los restantes péndulos y completa el
siguiente cuadro:
m(Kg)




Tiempo (10 osc)
Período T(s)
¿Qué observas en la última columna?
Haz la gráfica del período en función de la masa
¿Cómo es la gráfica anterior?
¿Qué concluyes?
ACTIVIDAD 3
Análisis de cómo afecta el ángulo de giro el período del péndulo

Selecciona un péndulo de los que has construido: de la misma longitud y masa.

Desplaza la esferita del péndulo, de su posición de equilibrio, haciéndolo
primero para un ángulo de 5° y mide el tiempo en el que se llevan a cabo 10
oscilaciones. Divide ese tiempo entre 10 y obtendrás el período de oscilación.

Repite el procedimiento para ángulos de 10°, 15° y 20° y completa el siguiente
cuadro:
Angulo
Tiempo (10 osc)
Período T(s)
5°
10°
15°
20°




Qué observas en la última columna?
Varía el período de oscilación de un péndulo si varía su ángulo de oscilación?
Realiza la gráfica del período de un péndulo en función del ángulo
¿Cómo es la variación del período para ángulos menores de 15° y para mayores
de 15°?
ACTIVIDAD 4
Cálculo del valor de la aceleración de gravedad utilizando el
Péndulo
Aquí se usará un péndulo de 1 m de longitud

Se separa la esferita de su posición de equilibrio para que oscile y,
cuando las oscilaciones se vayan haciendo más pequeñas, se mide
con el cronómetro el tiempo en realizar 50 oscilaciones.

Se divide el tiempo que marque el cronómetro entre el número de
oscilaciones para obtener el período de oscilación.

Se repite el procedimiento 4 veces y los valores obtenidos se anotan en el
siguiente cuadro:
Experiencia
1
2
3
4
Tiempo
t1 =
t2 =
t3 =
t4 =
Período T(s)
T1= t1/50
T2= t2/50
T3= t3/50
T4= t4/50
T1  T2  T3  T4
4

Se toma el valor promedio así: T 

De la fórmula del período del péndulo se despeja g, obteniéndose su valor:
4 2 L
T2
POST-LABORATORIO
g
a) ¿Qué es la fuerza recuperadora?
b) ¿Qué es un movimiento periódico? Escribe un ejemplo
c)
d)
e)
f)
Define lo que es péndulo simple.
¿El péndulo simple tendrá alguna aplicación en nuestra vida?
Cuando un reloj de péndulo adelanta. ¿Qué ajuste es necesario hacer?
Si se tiene un reloj de péndulo, usado en la Tierra, ¿qué le sucederá al llevarlo
a la Luna, se adelantará o se atrasará? Explica
g) ¿Cuál es la fuerza opuesta a la fuerza deformadora?
h) En el instante en que cesa la fuerza deformadora, ¿cesa también la
recuperadora? Explica lo que ocurre en ese instante.