Practica 2 caida libre - ejercicios resueltos PDF

Preview

Summary

ejercicios resueltos...

Description

r

Sección Departamental - Fisicoquímica y Matemáticas Curso de Física Básica ´´Caída Libre´´ LABORATORIO Nº 1

INTEGRANTES: Rogger Arce, Edison Maza, David Cabrera DOCENTE: Dr. Luis Miguel Villamagua Conza

CENTRO UNIVERSITARIO LOJA 2019

INTRODUCCION En la caída libre un objeto cae verticalmente desde cierta altura H despreciando cualquier tipo de rozamiento con el aire o cualquier otro obstáculo. Se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.) o movimiento rectilíneo uniformemente variado (m.r.u.v.) en el que la aceleración coincide con el valor de la gravedad. En la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad se puede considerar constante, dirigida hacia abajo, se designa por la letra g y su valor es de 9'8m/s2 (a veces se aproxima por 10 m/s2). Donde: 

Y: La posición final del cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro (m)



N: La velocidad final del cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro (m/s)



a: La aceleración del cuerpo durante el movimiento. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el metro por segundo al cuadrado(m/s2).



t: Intervalo de tiempo durante el cual se produce el movimiento. Su unidad en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo (s)



H: La altura desde la que se deja caer el cuerpo. Se trata de una medida de longitud y por tanto se mide en metros.



g: El valor de la aceleración de la gravedad que, en la superficie terrestre puede considerarse igual a 9.8 m/s2

Metodología Para estudiar el movimiento de caída libre normalmente utilizaremos un sistema de referencia cuyo origen de coordenadas se encuentra en el pie de la vertical del punto desde el que soltamos el cuerpo y consideraremos el sentido positivo del eje y apuntando hacia arriba. 

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.



En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.

a) CUACIONES DE MOVIMIENTO CON RELACIÓN CONSTANTE

a) 𝑓 = 𝑖 + (𝑎− 𝛥𝑡)

b) 𝛥 𝑓 2 = (𝑖2 . 𝛥𝑡) + 2(𝑎 . 𝛥𝑡)

𝑟 = (𝑖. 𝛥𝑡) + 1 (𝑎. 𝛥𝑡 2 ) c) 𝛥 2

1.

METODOLOGÍA

MATERIALES Y EQUIPOS Para realizar la medida del tiempo y la distancia (altura), se realizaron los siguientes materiales. 1. Aparato de caida libre 2. Cuaderno de apuntes y esferográfico /portaminas Aparato de caída Libre

Es un instrumento para la medición del tiempo de caída de una esfera metálica en dependencia con la altura de caída utilizando un contador digital. Un micro imán que está en la parte superior que mantiene a la esfera en la posición inicial. Tiene 3 sensores los cuales se activan al momento que pasa la esfera y el contador digital presenta el tiempo que paso la esfera. Dicho aparato de medición tiene una altura de 1,3m

MÉTODO Una vez explicado por el docente lo que se va a realizar en la práctica de laboratorio se procedió a realizar los siguiente:

1. Se encendió el dispositivo de caída libre y se colocó la esfera metálica en el micro imán. 2. Luego de la esfera este en posición inicial se procedió a presionar un interruptor para que se suelte dicha esfera.

3. Se procedió a anotar en el cuaderno de apuntes los tiempos que daba el contador digital. 4. Para los cuales son los siguientes valores 2 veces : a) Primera vez 𝑡(𝑚𝑠)

𝑟 (𝑐𝑚)

0

0

213.5

20

391.3

70

528.7

130

b) Segunda vez 𝑡(𝑚𝑠)

𝑟 (𝑐𝑚)

0

0

213.8

20

391.7

70

529.6

130

3. RESULTADOS a) Conversiones Tabla 1 𝑡(𝑚𝑠)

𝑟 (𝑐𝑚)

0

0

213.5

20

391.3

70

528.7

130

Transformar de milisegundos a segundos 213,5 ∗ 0,001 = 0,2135 391,3∗ 0,001 = 0,39 528.7∗ 0,001 = 0,52 Transformar de centímetros a metros 20 ÷ 100 = 0,2 m 70 ÷ 100 = 0,7 m 130 ÷ 100 = 1,3 m Resultados 𝑡(𝑠)

𝑟 (𝑚)

0 0,2135

0 0,2

0,39

0,7

0,52

1,3

𝑡(𝑚𝑠)

𝑟 (𝑐𝑚)

0

0

213.8

20

391.7

70

529.6

130

Tabla 2

Transformar de milisegundos a segundos 213.8 ∗ 0,001 = 0,2138 391.7 ∗ 0,001 = 0.3917 529.6∗ 0,001 = 0,5296 Resultados 𝑡(𝑠)

𝑟 (𝑚)

0

0

0,2138

0,2

0.3917 0,5296

0,7 1,3

b) Ecuaciones Posición en cualquier instante de tiempo 𝑟(𝑡) = y = 0,7t3 - 1,6t2 + 1,4t

Velocidad en cualquier instante del tiempo (𝑡) = 

𝑑𝑟 𝑑𝑡

(𝑡) = (0,7𝑡3 − 1,6𝑡2 + 1,4𝑡)

𝑑𝑟 𝑑𝑡

Aceleración

(𝑡) = 4,2𝑡 − 3,2 𝑎(𝑡) = 𝑑 𝑑𝑡 𝑎(𝑡) = (4,2𝑡 − 3,2)

𝑑 𝑑𝑡

𝑎(𝑡) = 4,2

Resultados de ecuaciones

Graficas a)

𝑥–𝑡

b) v - t

𝑟(𝑡)

0,7𝑡3 − 1,6𝑡2 + 1,4𝑡

(𝑡)

4,2𝑡 − 3,2

𝑎(𝑡)

4,2

c) a – t

Conclusión Para entender el concepto de caída libre de los cuerpos, veremos el siguiente ejemplo: Si dejamos caer una pelota de hule macizo y una hoja de papel, al mismo tiempo y de la misma altura, observaremos que la pelota llega primero al suelo. Pero, si arrugamos la hoja de papel y realizamos de nuevo el experimento observaremos que los tiempos de caída son casi iguales. El movimiento vertical de cualquier objeto en movimiento libre, para el que se pueda pasar por esto la resistencia del aire, se resume entonces mediante las ecuaciones: a). v = -gt + v0 b). Vm = (vo + v)/2 c). y = -0.5 gt² + vo t + y0 d). v²= -2gt

4. RECOMENDACIONES Para poder obtener mejores resultados en este experimento de caída libre tenemos que utilizar Medidas más precisas para llegar a tener un mejor conocimiento sobre el tema caída libre experimentando diferentes ejemplos de la vida cotidiana. 5. BIBLIOGRAFÍA http://www.educaplus.org/movi/4_2caidalibre.html https://www.fisicalab.com/apartado/caida-libre#contenidos...