ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZOFACULTAD DE MECÁNICA ESCUELA INGENIERÍA INDUSTRIAL LABORATORIO DE FÍSICA 1 DOCENTE: ING. LIGIA MORENO LABORATORIO Nº 6 TEMA: CAÍDA LIBRE DE LOS CUERPOS NOMBRES: CARLOS LEMACHE CARLOS BAYAS DARIO TENELEMA FECHA DE REALIZACIÓN: 2015-06-04 FECHA DE ENTREGA: 2015-06-11 OBJETIVO GENERAL Comprobar el concepto de Caída libre mediante la utilización de instrumentos para establecer conclusiones y características del movimiento que rige a la caída libre de los cuerpos. OBJETIVO ESPECÍFICO Medir el tiempo de caída de una esfera entre el electroimán y la placa de contacto. Confirmar la proporcionalidad entre la distancia y el cuadrado del tiempo de cada caída. Determinar la aceleración de la gravedad. INSTRUMENTOS Y MATERIALES Soporte universal Varilla Flexómetro Electroimán Cronómetro Transformador Conmutador morse Conductores. MARCO TEORICO CAIDA LIBRE DE CUERPOS En tiempos antiguos, los Griegos buscaron la respuesta a los problemas físicos mediante especulaciones, razonamientos en base a propiedades que se conocían del fenómeno. Y muchos de nuestros conocimientos se deben al Italiano Galileo Galilei (1564 - 1642), él fue el primero en demostrar, que, en ausencia de fricción, todos los cuerpos, ya sean grandes o pequeños, ligeros o pesados, caen en la Tierra con la misma aceleración. Existe una paradoja en donde se dice que los cuerpos más pesados son proporcionalmente más difíciles de acelerar. Esta resistencia al movimiento que mencionamos es una propiedad de los cuerpos llamada Inercia. Es la aproximaron de un cuerpo a la tierra por la acción de la gravedad sin tomar en cuenta la resistencia del aire. Así, por ejemplo, en el vacío, una pluma y una bola de acero caerán al mismo tiempo porque el efecto inercial mayor de la bola compensa exactamente su mayor peso. Todos los cuerpos, si no hay resistencia del aire caen con la misma aceleración constante en un mismo lugar de la tierra. La Gravedad siempre es la misma en todos los cuerpos en caída libre. Leyes 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. La Aceleración con que cae libremente un cuerpo se llama: Aceleración de Gravedad. La Caída es un movimiento uniformemente acelerado por lo que podría decirse que las fórmulas del Movimiento Uniforme Acelerado pueden aplicarse a éste fenómeno. Para empezar a desarrollar Ejercicios de Caída Libre, es necesario aclarar que d (Distancia) va a ser igual que h (Altura), así como mencionamos anteriormente, que Aceleración es igual a Gravedad Fórmulas 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 referencia 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. Valores de la gravedad. En el ecuador la gravedad es 9,78m/s2, en lima e 9,79m/s2, en París 9,8m/s2, en los polos 9,83m/s2. Para la solución de los problemas se utiliza generalmente el valor de la gravedad que corresponde a 54º de latitud y el nivel del mar. I. En el movimiento de la caída libre puede presentarse los siguientes casos: El móvil parte del reposo Vi=0 en este caso las formulas son las siguientes: II. El móvil parte con Vi, las formulas son las siguientes: III. Cuando el móvil es lanzado verticalmente arriba con Vi, la formulas son las siguientes: Altura máxima: Partimos de la fórmula de la altura. Tomamos en cuenta que cuando el móvil alcanza su altura máxima su Vf = 0 y que la gravedad es negativa (-) porque se trata de un movimiento uniforme retardado. Tiempo de subida: PROCEDIMIENTO 1. Armado el equipo, coloque una masa en la parte inferior del electroimán, el electroimán a su vez se encuentra conectado al conmutador morse. 2. Dejar caer libremente la masa desconectando el electroimán por medio del conmutador. 3. Determine el tiempo que demora la masa en caer una altura determinada. Anote sus valores en la tabla 1. 4. Efectué un mínimo de cinco mediciones de tiempo para la misma altura recorrida y obtener el tiempo medio probable. 5. La operación anterior se repetirá para distancias diferentes. Tabla 1. y(cm) t(s) 10 20 30 40 50 60 70 1 0.13 0.22 0.27 0.36 0.36 0.42 0.47 ´t (s) 2 0.15 0.25 0.30 0.35 0.40 0.43 0.46 3 0.14 0.21 0.28 0.33 0.40 0.42 0.45 ANÁLISIS, RESULTADOS, CONCLUSIONES. 4 0.12 0.23 0.29 0.36 0.38 0.44 0.48 5 0.13 0.23 0.28 0.34 0.39 0.43 0.48 0.13 0.23 0.29 0.35 0.39 0.43 0.47 1. ¿Qué clase de curva forma la gráfica espacio en función del tiempo, y vs t? ¿Cuál es la ecuación general de esta curva? 2. Linealíce la curva anterior y obtenga la ecuación específica que relaciona y y t. 3. La pendiente del gráfico linealizado o constante de proporcionalidad de la ecuación x en función del tiempo (x vs t), ¿Qué significa en cinemática y cuál es su valor numérico, si tiene unidades, cuáles son estas? 4. Realice un gráfico velocidad- tiempo (v-t), con los valores correspondientes para cada distancia. 5. ¿Qué clase de curva obtiene del diagrama velocidad- tiempo?, ¿Qué ecuación le corresponde?, determine la pendiente en valor numérico y en dimensiones. ¿qué relación existe con la constante del literal tercero?, ¿Qué leyes generales puede deducir de éste diagrama? Deduzca el concepto de aceleración haciendo referencia a la pendiente de la curva. 6. ¿Qué representa el área bajo la curva v-t y cuál es su valor numérico? 7. Calcule el error relativo porcentual de la gravedad. CONCLUSIONES - Se comprobó el concepto de Caída libre mediante los instrumentos empleados en la práctica. - Logramos medir diferentes tiempos con cronómetros la caída de la esfera desde el electroimán hasta la placa de contacto para poder realizar los - diferentes cálculos necesarios. Con los datos recopilados en la práctica logramos determinar la aceleración de la gravedad. CONCLUSIONES - Usar con mucha cautela los instrumentos en el laboratorio de física. No colocar objetos frágiles sobre la mesa ya que por la caída del proyectil - podría ocasionar daños. Tener en cuenta las medidas con el flexometro para calcular un tiempo semi exacto a la caída del balín. BIBLIOGRAFÍA. DR. MARIO AUDELO GUEVARA, Guías de Laboratorio Física 1, pág. 55,56. http://www.aulafacil.com/cursos/l10060/ciencia/fisica/fisica-general-inotaciones-cientificas-funciones-trigonometricas/caida-libre-de-los-cuerposc-l-c http://www.monografias.com/trabajos81/caida-libre/caida-libre.shtml http://ctaalumno.galeon.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%ADda_libre