PRACTICA 4 CAIDA LIBRE

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas 
(ESIQIE)
Departamento de formación básica
LABORATORIO DE MÉCANICA CLÁSICA
Profesora: Mariana Olguín Rodríguez 
Sección B
PRÁCTICA NO. 4
“Caída Libre”
Equipo 6: 
1. Martínez Camilo Gustavo
1. Martínez Martínez Víctor David
1. Navarrete Castel Cristian Daniel 
1. Reynosa Velázquez Martha Cecilia 
GRUPO: 1IM3
OBJETIVOS
Objetivo general: el alumno será capaz de distinguir y analizar los elementos y características de la caída libre por medio de datos experimentales.
Objetivo (competencia) : esta competencia pretende desarrollar el pensamiento científico en los alumnos, a través de la observación, la experimentación, el análisis y la argumentación, promoviendo el uso de las habilidades necesarias para llevar acabo la aplicación de los conocimientos adquiridos teórica y experimentalmente. 
Objetivos específicos: 
1. Identificar y reconocer los antecedentes de la caída libre, así como explorar conocimientos previos y promover competencias de comunicación verbal y escrita.
2. Identificar y reconocer los precursores de la caída libre, el concepto de la gravedad y el concepto de centro de masa para discriminar información y concretando conceptos abstractos.
3. Identificar, reconocer y utilizar las fórmulas que describen la caída libre y trasladar conceptos abstractos a situaciones concretas.
4. Determinará la velocidad de un cuerpo a diferentes alturas cuando este cae libremente, aplicando leyes de la caída libre.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA 
Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad.
Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. En la Tierra este valor es de aproximadamente 9,8 m/s², es decir que los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo.
La aceleración a la que se ve sometido un cuerpo en caída libre es tan importante en la Física que recibe el nombre especial de aceleración de la gravedad y se representa mediante la letra g.
Ley de la caída en el vació.
Galileo y Newton demostraron que estas diferencias se deben a la resistencia que ejerce el aire sobre los cuerpos y que varía con la forma y dimensiones de los mismos. El segundo de estos dos físicos puso de manifiesto, en particular, que los cuerpos que caen en el vació lo hacen todos según las mismas leyes. Para estudiar el movimiento de caída bajo la sola acción de la gravedad, será necesario, por consiguiente, operar en el vació o, por lo menos, conseguir que las fuerzas de rozamiento del aire sean despreciables con respecto a la gravedad. Como esas aumentan con la superficie y la velocidad, se utilizaran cuerpos de mucho peso y dimensiones reducidas y se escogerán velocidades no demasiado grandes. En conclusión la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.
La caída libre es un ejemplo de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, cuya aceleración es producida por la atracción gravitacional entre la tierra y el cuerpo.
Para entender el fenómeno de caída libre es necesario tener presentes algunos conceptos tales como:
Trayectoria. Es la sucesión de puntos por los que pasó el móvil en su recorrido y su valor en el Sistema Internacional es esa distancia, medida sobre la trayectoria, en metro. Es el recorrido total. 
Posición. Supuestos unos ejes de coordenadas en el punto de lanzamiento, se llama posición a la ordenada (coordenada en el eje y) que ocupa en cada instante el móvil. 
Desplazamiento. Restando de la ordenada de la posición la ordenada del origen tenemos el desplazamiento. Se representa por un vector con todas las características del mismo: modulo, dirección, sentido, punto de aplicación.
Leyes de la caída libre de los cuerpos.
1.-Todos los cuerpos caen al vacío con la misma aceleración
2.- Los cuerpos al caer adquieren velocidades que son proporcionales a los tiempos que emplean en la caída.
3. Los espacios que recorren los cuerpos al caer, están en proporción directa de los cuadrados de los tiempos que tardan en recorrerlos.
Fórmulas de caída libre de los cuerpos
Son las mismas del movimiento uniformemente acelerado. Si llamamos v a la velocidad, h al espacio (altura) y g a la aceleración (que aquí es la gravedad), tendremos las siguientes fórmulas.
 y 
MATERIAL Y EQUIPO
Soporte metálico	 	Nueces dobles 		 Cronocontador 
Puertas fotoeléctricas 		Bobina de 1700 espiras		Bola de hierro
Regla de 60 cm			Juego de cables de conexión 
DIAGRAMAS DE BLOQUES 
	
CÁLCULOS PREVIOS (TEÓRICOS)
DATOS:
Y (m) = 0.25, 0.30, 0.35.
			
Tabla 1. Datos experimentales del tiempo obtenido en recorrer Y distancia.
	Altura Y, m
	Tiempo, seg.
	
	1
	2
	3
	4
	5
	T prom
	0.20
	0.20
	0.199
	0.195
	0.196
	0.202
	0.198
	0.25
	0.217
	0.215
	0.215
	0.218
	0.217
	0.216
	0.30
	0.241
	0.239
	0.242
	0.239
	0.245
	0.2412
	0.35
	0.251
	0.254
	0.25
	0.251
	0.253
	0.2518
CÁLCULOS EXPERIMENTALES.
CÁLCULOS DEL PORCENTAJE DE ERROR 
TABLA DE RESULTADOS
Tabla 2. Comprobación de los datos teóricos y experimentales de la g y v 
	
	Datos experimentales 
	Datos teóricos 
	%E
	Y m
	g m/s2
	v m/s
	g m/s2
	v m/s
	g
	v
	0.20
	9.94
	1.968
	9.78
	1.97
	1.6
	0.10
	0.25
	10.23
	2.20
	9.78
	2.21
	4
	0.45
	0.30
	10.033
	2.41
	9.78
	2.42
	2.5
	0.41
	0.35
	10.36
	2.60
	9.78
	2.61
	5
	0.38
CUESTIONARIO
Subraye la respuesta correcta.
1-. Es el movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad:
	a) Tiro vertical
			b) Tiro horizontal
	c) Caída libre
	d) Movimiento Rectilíneo Uniforme 
2.- Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria en el plano cartesiano sobre el eje:
	a) Eje x
			b) Eje Y
	c) Eje z
	d) Otro
3.- ¿Cuál es el comportamiento de la aceleración en la caída libre?:
	a) Constante 
			b) Nula
	c) Variable 
	d) Aumenta
4.- ¿De que dependen las variaciones del valor de la aceleración de la gravedad?:
	a) De la presión
	b) Del movimiento del objeto
	c) De la altitud y latitud
	d) De la velocidad
5.- ¿Cuál es la velocidad inicial de un cuerpo que experimenta la caída libre?:
	a) No hay valor establecido 
	b) Depende de la aceleración
	c) Constante 
	d) Cero
6.- En la caída libre todos los cuerpos descienden con la misma aceleración, sin importar:
	a) Su velocidad 
	b) Su peso, tamaño, o composición
	c) Su fuerza 
	d) La forma del cuerpo 
7.- Un cuerpo que cae libremente y que experimenta un incremento en su velocidad, corresponde al: 
	a) MRU
	b) Movimiento circular
	c) MRUA
	d) MRU desacelerado 
8.- ¿A qué se debe la aceleración de los cuerpos en caída libre? 
	a) A la fuerza de atracción ejercida por el sol 
	b) A la fuerza de repulsión ejercida por la luna
	c) A la fuerza ejercida por los planetas 
	d) A la fuerza de gravedad 
9.- ¿Quién demostró que la aceleración en un plano inclinado y la aceleración de la gravedad permanecen constantes? 
	a) Galileo Galilei
			b) Aristóteles 
	c) Arquímedes 
	d) Newton 
10.- Movimiento en el cual el tiempo que le toma a un cuerpo alcanzar su máxima altura, es igual al que le toma para retornar al punto de lanzamiento: 
	a) Caída libre
			b) Tiro horizontal
	c) Tiro vertical 
	d) Tiro parabólico
CONCLUSIONES.
d) Reynosa Velázquez Martha Cecilia. 
Al término de esta práctica pudimos observar el fenómeno de la caída libre y comprender que es un tipo de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, entre sus características más importantes que se da únicamente al efecto de la gravedad (atracción de los objetos hacia el centro de la tierra).
Comprendimos que en el fenómeno de la caída libre no están involucradas las características de los objetos como tamaño, peso o composición ya que todas son atraídas hacia el centro de la tierra con el mismo valor numérico de la gravedad aunque esta no siemprees la misma, ya que los valores de dicha gravedad dependen de la localización o ubicación geográfica del objeto, dicho valor para fines de nuestro estudio tiene un valor de 9.78 m/s 2 para los fenómenos ocurridos en la ciudad de México todo esto es teóricamente hablando, de acuerdo a lo experimentado en el laboratorio y realizando los cálculos adecuados, los valores experimentales de la gravedad nos dan menormente elevados que el valor estándar establecido de la aceleración de la gravedad.
Comprobamos experimentalmente a través de la observación y teóricamente a través de los cálculos realizados que la velocidad de un cuerpo aumenta de acuerdo con la altura desde la cual se lleve a cabo el fenómeno de caída libre.
Se cumplió el objetivo de la práctica ya que comprendimos las características de la caída libre como un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
· Robert Resnick / David Halliday / Kennet S. Krane. (s.f.). Física (Quinta ed., Vol. 1). CECSA.
· Arnoldo Köhler Carrasco / Luis Olivares Quiñones . (2011). Física 1 Estática y cinemática . México, D.F.: Exodo.
· Física Lab. (06 de Marzo de 2017). Obtenido de https://www.fisicalab.com/apartado/caida-libre#contenidos
ÍNDICE
Objetivos……………………………………………………………………………………….pág. 2 
Introducción teórica…………………………………………………………………………..pág. 3
Material y equipo………………………………………………………………………………pág.5
Diagrama de bloques…………………………………………………………………………pág.6
Cálculos teóricos……………………………………………………………………………...pág.7
Tabla 1…………………. ……………………………………………………………………..pág.8
Cálculos experimentales……………………………………………………………………..pág.8
Cálculos %Error……………………………………………………………………………….pág.9
Tabla de resultados …………………………………………………………………………..pág.9
Cuestionario…………………………………………………………………………………..pág.10
Conclusiones…………………………………………………………………………………pág.11
Referencias bibliográficas…………………………………………………………………..pág.11
Realizar el montaje para el desarrollo de caida libre 
Conseguir la alineación de los haces de infrarrojo durante toda la experimentación 
Colocar la bola de hierro en un electroiman
Poner en marcha el cronocontador cuando se interrumpe el primer haz
Detener el cronocontador cuando la bola de hierro pasa por la segunda puerta fotoeléctrica 
Poner el cronocontador en cero cada vez que se tome una lectura y liberar la bola desconectando el electroiman
Realizar medidas diferentes de altura para cada tiempo (una vez que se consigue el funcionamiento correcto del sistema)