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PRÁCTICA EN LABORATORIO DE CAIDA LIBRE. Alexander Duque Figueroa Elmer Ospina Gallego. Miguel Angel Peña. Departamento de Ciencias Básicas, Institución Universitaria Antonio José Camacho 06/06/2019 Resumen. Esta práctica de laboratorio tiene como propósito hallar la relación experimental entre la posición y el tiempo de un objeto en caída libre, así como, la relación matemática entre la velocidad y el tiempo. Por medio de las ecuaciones conocidas para este fenómeno físico, se realizaron las respectivas deducciones y cálculos de los valores y su correspondiente representación por medio de gráficas y tablas. Para obtener los datos se realizaron mediciones de altura y tiempos de caída a diferentes alturas con ayuda de una esfera metálica equipos de precisión como el contador digital y el aparato de caída libre. Esto nos permitió comprobar que el movimiento analizado es de tipo uniformemente acelerado. el siguiente informe surge como resultado de la realización del ejercicio experimental practicado en el laboratorio de física de la institución universitaria Antonio Jose Camacho, donde tomamos como referencia la medición de diferentes tiempos al dejar caer la pequeña esfera, posteriormente calculamos los tiempos promedio de cada caída, hallando finalmente su gravedad promedio, la cual confirmamos con aproximaciones cercanas a 9,8m/s². El despejar la variable de G en la función y=1/2*a*t², nos dio como resultado la gravedad promedio. Experimentamos movimientos uniformemente acelerados entre las variables analizadas (X vs T) Los materiales usados en dicha actividad fueron: 1 flexómetro (Para tomar las medidas de cada tiempo a analizar). 2 el registrador de tiempo (Para obtener los datos de cada ejercicio). 3 un pedazo de papel para cubrir el imán, (Recomendación del Supervisor del laboratorio) Palabras clave: Promedios, Caída Libre, Laboratorio, Experimento, Gravedad, Aceleración, Tiempos, Altura. INTRODUCCIÓN ¿Por qué caen los cuerpos? esta pregunta es tan antigua y ha despertado la curiosidad de mentes geniales como Galileo Galilei e Isaac Newton quienes quisieron dar una explicación lógica a una de las interacciones fundamentales de la naturaleza: EL MOVIMIENTO ENCAÍDA LIBRE. Para comprender el movimiento de caída libre, a lo largo de este informe, analizaremos la relación que tienen la distancia o altura desde la cual cae el objeto, el tiempo que se toma en llegar a la superficie o suelo, y la velocidad con que realiza este trayecto. La Práctica de laboratorio tuvo como objetivo principal el estudio del movimiento de caída libre, lo cual realizamos a través del lanzamiento de la pequeña esfera en diferentes alturas con una velocidad inicial igual a cero, utilizando como instrumento de medición el flexómetro y el registrador de tiempos, El ejercicio como tal consistía en de lanzar la esfera 4 veces en diferentes alturas para posteriormente registrar los tiempos de cada caída, en una tabla se hicieron los respectivos cálculos para obtener el promedio. MARCO TEORICO: Se conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre él, siendo su velocidad inicial cero. PROCEDIMIENTO Altura máxima para un cuerpo con movimiento en caída libre: 𝑌 = 𝑉𝑖𝑡 + 1 2 ? 2 𝑌 = 1/2𝑔𝑡2 MÉTODO: Una vez explicado por el profesor, procedimos realizarlo: 1. Armar el equipo necesario para medir los tiempos de caída de la esfera. Encender el contador digital y reiniciarlo oportunamente antes de tomar cada medición. 2. Medir la altura del lanzamiento hasta el lugar con el que chocará la esfera. 3. Sujetar la esfera al micro-imán, y presionar el interruptor. Al caer la esfera, observar el tiempo indicado por el contador digital y registrarlo en nuestra tabla de datos. 4. Repetir el proceso 4 veces para recopilar las lecturas correspondientes a una misma altura. Y luego cambiar la altura de lanzamiento y repetir el proceso 7 veces más, obteniendo para cada altura los respectivos tiempos decaída de la esfera. TIEMPOS PROMEDIO Y(M) T1 0,2244 T1+T2+T3+T4/4 0,2236 0,25m T2 0,2231 T3 0,2233 T4 0,2234 T1 0,2680 T1+T2+T3+T4/4 0,2692 0,35m T2 0,2699 T3 0,2694 T4 0,2693 T1 0,3071 T1+T2+T3+T4/4 0,3075 0,46m T2 0,3085 T3 0,3080 T4 0,3064 T1 0,3421 T1+T2+T3+T4/4 0,3415 0,57m T2 0,3412 T3 0,3411 T4 0,3416 T1 0,3659 T1+T2+T3+T4/4 0,3668 0,66m T2 0,3677 T3 0,3667 T4 0,3670 T1 0,3915 T1+T2+T3+T4/4 0,3907 0,76m T2 0,3912 T3 0,3894 T4 0,3908 T1 0,4570 T1+T2+T3+T4/4 0,4558 1,01m T2 0,4539 T3 0,4566 T4 0,4557 RESULTADOS. A la esfera metálica le realizamos la medición de caída libre a 4 alturas diferentes, y en cada altura tomamos 7 veces el tiempo para descartar el error. ALTURA DE LANZAMINTO TIEMPOS-PROMEDIO T(S) 0,25m 0,2236 0,35m 0,2692 0,46m 0,3075 0,57m 0,3415 0,66m 0,3668 0,76m 0,3907 1,01m 0,4558 DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS La grafica altura vs. Tiempo es constante puesto que a medida que aumenta la altura, el tiempo que tarda en caer la esfera al suelo también aumenta. Al calcular las velocidades medias, logramos evidenciar que “La aceleración gravitacional produce sobre los cuerpos que caen libremente, un movimiento uniformemente variado, motivo por el cual, su velocidad va aumentando en forma constante, mientras la aceleración permanece fija.” (Philip, 1974). Cabe resaltar que, según Hewitt P.(2004)al hacer la medición de la aceleración de la gravedad en distintos lugares de la Tierra se ha encontrado que ésta, no es igual en todas partes, sino que existen pequeñas diferencias; sin embargo, para fines prácticos, el valor aceptado es de 9.8066m/s2, cantidad que redondeada, puede considerarse en forma aproximada como9.8m/s2.No olvidemos que la aceleración de la gravedad es una magnitud vectorial y cuya dirección está dirigida hacia el centro de la Tierra. 0,2236 0,2692 0,3075 0,3415 0,3668 0,3907 0,4558 0 0,2 0,4 0,6 0,25m 0,35m 0,46m 0,57m 0,66m 0,76m 1,01m 1 2 3 4 5 6 7 TIEMPOS-PROMEDIO T(S) TIEMPOS-PROMEDIO T(S) CONCLUSIONES Con el gráfico V vs t pudimos comprobar que la esfera describió un movimiento uniformemente acelerado debido a que la tendencia lineal de dicho gráfico nos indica que conforme transcurre el tiempo la velocidad aumenta en forma uniforme. La aceleración para un cuerpo que presenta movimiento de caída libre es constante, en condiciones ideales La gravedad es una fuerza física que la Tierra ejerce sobre todos los cuerpos hacia su centro Entre más alto esté un cuerpo del piso tomará más velocidad al caer, esto depende de la fuerza con la que esté atraído, es decir de la gravedad sería muy interesante probar con un instrumento más preciso. REFERENCIAS Hewitt, P. (2004). Física Conceptual. México. Ed. Pearson Education. Philip, A. (1974). Mecánica Newtoniana. Barcelona, España.Ed. Reverté S.A. Wilson, J. y Buffa, A. (2003).Física. México. Ed. Pearson Educación ANEXO T T2 Y(M) 0,22355 0,0499746 0,25 0,26915 0,0724417 0,35 0,3075 0,0945563 0,46 0,3415 0,1166223 0,57 0,36683 0,1345606 0,66 0,39073 0,152666 0,76 0,4558 0,2077536 1 FÓRMULAS PARA CÁLCULOS DE LA GRAVEDAD. 𝒀 = 𝟏 𝟐 𝑮 𝟏 ∗ 𝑻𝟐 --- 𝒀= 𝑮 𝟐 ∗ 𝑻𝟐 ----𝟐𝒀 = 𝑮𝑻𝟐------𝑮 = 𝟐𝒀 𝑻𝟐 1° 𝐺 = 2(0,25) (0,2235)2 = 0,5 0,0499 = 𝟏𝟎, 𝟎𝟐 2° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(0,35) (0,26915)2 = 0,7 0,07244 = 𝟗, 𝟔𝟔 3° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(0,46) (0,3075)2 = 0,92 0,0945 = 𝟗, 𝟕𝟑 4° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(0,57) (0,3415)2 = 1,14 0,116 = 𝟗, 𝟖𝟐 5° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(0,66) (0,3668)2 = 1,32 0,134 = 𝟗, 𝟖𝟓 6° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(0,76) (0,3907)2 = 1,52 0,152 = 𝟏𝟎 7° 𝐺 = 2𝑌 𝑇2 = 2(1,01) (0,4558)2 = 2,02 0,207 = 𝟗, 𝟕𝟓 ALTURA DE LANZA TIEMPOS-PROMEDIO T(S) GRAVEDAD 2(0,25) (0,2235)^2 10,02 2(0,35) (0,26915)^2 9,66 2(0,46) (0,3075)^2 9,73 2(0,57) (0,3415)^2 9,82 2(0,66) (0,36685)^2 9,85 2(0,76) (0,3907)^2 10 2(1,01) (0,4558)^2 9,75 10,02 9,66 9,73 9,82 9,85 10 9,75 (0 ,2 2 3 5 )^ 2 (0 ,2 6 9 1 5 )^ 2 (0 ,3 0 7 5 )^ 2 (0 ,3 4 1 5 )^ 2 (0 ,3 6 6 8 5 )^ 2 (0 ,3 9 0 7 )^ 2 (0 ,4 5 5 8 )^ 2 2(0,25) 2(0,35) 2(0,46) 2(0,57) 2(0,66) 2(0,76) 2(1,01) GRAVEDAD
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