100000T02L-GUIA N2-LABFISIC01-MOVIMIENTO EN CAIDA LIBRE - Luciano Cordova

Vista previa del material en texto

Página 1 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
 
 
GUÍA N° 2 – MOVIMIENTO EN CAÍDA LIBRE 
 
FACULTAD / ÁREA CURSO AMBIENTE 
 
CIENCIAS 
 
CÁLCULO APLICADO A LA 
FÍSICA 1 
 
LABORATORIO DE FÍSICA 
 
ELABORADO POR MERY MIÑANO APROBADO POR SANDRA ROMERO 
VERSIÓN 001 FECHA DE APROBACIÓN 08/08/2019 
 
1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE 
 
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA 
3. MATERIALES Y EQUIPOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Un (01) sensor de movimiento (Marca: Vernier) 
- Una (01) interfaz Vernier (LabPro / LABQUEST Mini / LABQUEST Stream) 
- Una (01) fuente de poder de 6 V (para la interfaz LabPro) 
- Un (01) móvil (pelota) 
- Una (01) PC (con el software Logger Pro) 
- Un (01) soporte universal 
- Una (01) varilla de 47 cm 
- Una (01) varilla de sujeción 
- Dos (02) nueces dobles 
 
Al finalizar la unidad, el estudiante explica el movimiento de una partícula calculando 
magnitudes a partir de las ecuaciones de movimiento y/o gráficos del movimiento. 
 Determinar experimentalmente el valor de la aceleración de la gravedad. 
 Identificar e interpretar las gráficas obtenidas. 
 
Página 2 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
 
Cuando un cuerpo asciende o desciende en forma vertical respecto de un punto de 
referencia, se dice que describe un movimiento vertical, y en general está sujeto a 
condiciones iniciales de velocidad y altura. 
 
Figura 1. Movimiento de un cuerpo en caída libre 
 
 
4. PAUTAS DE SEGURIDAD 
 
 
5. FUNDAMENTO 
 
 
 
MANEJO DE RESIDUOS 
- Una vez culminada la sesión de laboratorio, el papel generado en la práctica será 
segregado y almacenado en el tacho de color azul. Esta acción la ejecutara los 
usuarios del laboratorio (alumnos y docentes). 
RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD 
- Durante y al finalizar la práctica; mantener despejada y limpia el área de trabajo 
para evitar accidentes. 
 
 
 
Página 3 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
 
Si el cuerpo de la figura 1 situada a una altura ℎ𝑖, inicia su movimiento vertical al ser lanzado 
( 𝑣𝑖 ≠ 0 ) o liberado desde el reposo ( 𝑣𝑖 = 0 ) cerca de la superficie de la tierra, 
despreciándose los efectos de la rotación de la tierra y la resistencia del aire (es decir, el 
medio es el vacío), el cuerpo se mueve sólo bajo la influencia de la gravedad, conociéndose a 
este tipo de movimiento idealizado como caída libre. De esta manera, la aceleración que 
experimenta un cuerpo en caída libre es constante e igual a la aceleración de la gravedad �⃗�, 
cuya magnitud 𝑔 es aproximadamente 9,80 𝑚/s2 (en condiciones reales es distinto en el 
ecuador y el polo). Esta particularidad permite estudiarlo como un movimiento rectilíneo 
con aceleración constante, de manera que cumple con la siguiente ecuación cinemática: 
ℎ𝑓 = ℎ𝑜 + 𝑣𝑜𝑡 ±
1
2
𝑔𝑡2 (1) 
 
Donde la ecuación (1) puede ser expresada matemáticamente en forma de la siguiente 
ecuación cuadrática: 
 
𝑦 = 𝐶 + 𝐵𝑥 ± 𝐴𝑥2 (2) 
 
Comparando los coeficientes cuadráticos de las ecuaciones (1) y (2), notamos que: 
𝐴 =
1
2
𝑔 
 
Despejando 𝑔, obtenemos: 
𝑔 = 2𝐴 (3) 
 
Se hará uso de esta ecuación para determinar experimentalmente el valor de la aceleración 
de la gravedad 𝑔, donde el valor de 𝐴 será proporcionado por el software Logger Pro al 
realizar un ajuste cuadrático a la gráfica posición-tiempo. 
 
 
 
 
Página 4 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
6. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA) 
 
 
1. Instale el sistema experimental mostrado en la figura 2. 
 
 
Figura 2. Sistema experimental para el movimiento en caída libre 
 
2. Conecte el sensor de movimiento al canal DIG/SONIC 1 de la interfaz (asegúrese que esté 
conectado a una fuente de poder de 6 V). Luego conecte el cable USB de la interfaz hacia la 
PC. 
 
3. Inicie sesión con el ícono de Logger Pro en la PC, y automáticamente surgirá en la 
pantalla dos sistemas de coordenadas cartesianas (posición-tiempo, velocidad-tiempo) y un 
cuadro indicando la tabulación de los datos que registrará el sensor para cada intervalo de 
tiempo. 
 
4. Ubique el móvil a una distancia no menor de 0,15 m respecto al sensor y a una distancia 
aproximada de 1,6 m respecto al suelo. Luego, haga clic en el botón iniciar toma de datos 
( ), suelte el móvil, y cuando colisione con el suelo haga clic en el botón parar ( ). 
Tenga en cuenta que el nivel de referencia es el plano del sensor de movimiento, y desde 
dicho nivel se traza la altura positiva hacia abajo. 
 
5. Seleccione la región de interés a analizar dentro de la gráfica posición-tiempo 
(parábola). Luego haga clic en el botón ajuste de curva y realice el ajuste 
correspondiente, seleccionando la opción ecuación general cuadrática, luego probar ajuste 
y finalmente aceptar. 
 
Página 5 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
 
7. ENTREGABLES 
 
8. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA 
LIBROS: 
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Física para ciencias e ingeniería volumen 1. 
Editorial Cengage Learning 
 
- Sears, F., Zemansky, M. (2009). Física Universitaria volumen 1. Editorial 
Pearson Educación 
 
 
DOCUMENTOS: 
 
- Protocolo de seguridad para los Laboratorios de Física 
 
- Plan de manejo de residuos de los Laboratorios de Química y Física 
 
 
 
 
 
 
6. Registre en la tabla 1 los valores 𝐴, 𝐵 y 𝐶 correspondientes al ajuste de curva de la 
ecuación cuadrática, y con estos valores exprese la ecuación (2). Luego, guarde el archivo 
del ensayo realizado. Realice cuatro ensayos adicionales, empleando los pasos de (4) a (6). 
 
Actividades: 
1. Use la ecuación (3) para obtener el valor de la aceleración de la gravedad experimental 
𝑔𝑒𝑥𝑝 para cada ensayo y regístrelo en la tabla 1. 
2. Calcule el error relativo porcentual (% 𝐸𝑟𝑒𝑙) del valor de 𝑔 para cada ensayo realizado y 
regístrelo en la tabla 1, siendo 𝑔𝑟𝑒𝑓 = 9,80 𝑚/𝑠
2 el valor referencial de la aceleración de la 
gravedad. 
3. Escoja el ensayo que obtuvo el menor % 𝐸𝑟𝑒𝑙 de la tabla 1, y registre 7 datos de posición 
y tiempo en la tabla 2. 
4. Realice un ajuste cuadrático en Microsoft Excel con los datos de la tabla 2 y registre en la 
tabla 3 los coeficientes 𝐴, 𝐵 y 𝐶. Además, obtenga el valor de 𝑔𝑒𝑥𝑝 y calcule el % 𝐸𝑟𝑒𝑙 de 
forma similar a lo procedido en la tabla 1. 
 
7.1 RESULTADOS 
Llenar el reporte de Laboratorio de Física: Registrar datos y resultados correspondientes a 
las actividades de la práctica grupal. 
 
 
Página 6 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
 
I. TABLAS DE RESULTADOS 
 
Tabla 1. Datos experimentales del movimiento en caída libre 
Ensayo N° 
Ajuste de curva obtenido mediante el software Logger Pro 𝒈𝒆𝒙𝒑 
(𝒎/𝒔𝟐) 
 
% 𝑬𝒓𝒆𝒍 
A B C 𝒚 = 𝑪 + 𝑩𝒕 ± 𝑨𝒕𝟐 
1 
2 
3 
4 
5 
 
 
Tabla 2. Coordenadas de datos registrados en la gráfica posición-tiempo 
N° Datos 
Tiempo 
(𝒔) 
Posición 
(𝒎) 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
REPORTE DE LABORATORIO DE FÍSICA 
Fecha: Hora: Ambiente: Sección: 
PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 2 : MOVIMIENTO EN CAÍDA LIBRE 
Docente: 
 
 
Integrantes: 
1. 
2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
Página 7 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
Tabla 3. Ajuste de curva y cálculo de 𝑔𝑒𝑥𝑝 (hoja de cálculo Microsoft Excel) 
 
 
 
II. CUESTIONARIO 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
…………………………………………………………………………………… 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
Ajuste de curva obtenido mediante el software Microsoft Excel 
𝒈𝒆𝒙𝒑 
(𝒎/𝒔𝟐) 
 
% 𝑬𝒓𝒆𝒍 
A B C 𝒚 = 𝑪 + 𝑩𝒕 ± 𝑨𝒕𝟐 
 
Página 8 de 8 100000T02L– Calculo Aplicado a la Física 1 Guía N° 2 – rev0001 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
 
 
III. CONCLUSIONES 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
…………………………………………………………………………………..... 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
……………………………………………………………………………………. 
 
…………………………………………………………………………………….