Objetivos:
·
Obtener la ley de movimiento para una partícula
en caída libre.
Materiales:
- Ticómetro:
- Esfera de metal (1.2 cm de diámetro aprox.)
- Tira de papel :
- Cinta adhesiva:
·
Sistema
de referencia: Se define como un conjunto de convenciones empleadas por un
observador que permiten medir diferentes magnitudes físicas de un sistema
físico.
·
Rapidez: Es
denominada como una magnitud vectorial (sin dirección) que determina la
relación entre una distancia recorrida y el tiempo que tarda en hacerlo.
·
Velocidad:
Magnitud vectorial (con dirección y sentido) que determina la distancia
recorrida por un objeto por unidad de tiempo.
·
Aceleración:
Magnitud vectorial que indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo.
·
Ecuación
de movimiento:
d = distancia (altura en este caso), hi= Altura inicial, g = aceleración de la gravedad, t = tiempo.
Principios:
Ver glosario.
Procedimiento:
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Se tomó una esfera de metal pequeña y con la
cinta de enmascarar, se le adhirió la tira de papel.
·
Se ajustó el ticómetro colocado un disco de
grafito entre la madera y el martillo.
·
Se colocó la esfera justo debajo del martillo.
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Se accionó el ticómetro y al tiempo se dejó caer
la esfera.
·
Al caer al suelo, se evidenció en la tira de
papel ciertos puntos que el grafito había inscrito sobre la esta.
Datos:
Análisis de Datos:
Al registrar los datos del laboratorio en Excel se obtuvo la gráfica mostrada anteriormente. El eje y corresponde a la distancia que está la pelota del suelo, y el x al tiempo transcurrido (medido en tics). Los datos arrojaron los siguientes resultados: La distancia que la pelota barre por tic aumenta con el tiempo, esto quiere decir que la velocidad de la pelota aumenta entre más cerca esté del suelo. De lo anterior se puede concluir que la pelota está acelerada, es decir, que su velocidad crece conforme al tiempo. En adición, es necesario recordar (parafraseando la primera ley de Newton) que todo cuerpo que no está moviéndose uniformemente está sometido a una fuerza. La pelota va acelerada, por tanto su movimiento no es uniforme (ya que la velocidad varía), por ende, se infiere que hay una fuerza que produce que se mueva de ese modo.
Esa fuerza es la gravedad, que está determinada por el peso (por lo menos en la tierra). Dicho peso corresponde al producto de la aceleración que produce la gravedad misma en la tierra (9.8 m/s^2) entre la masa del objeto (que es en este caso la pelota).
Según la mecánica de Newton, por la ley que determina la posición (altura) a la que se encuentra el cuerpo en caída libre (citada arriba en el marco teórico) La altura en la que se encontraría la pelota en el 14 avo tic (por ejemplo) sabiendo que 1 tic corresponde a 1/60 de segundo sería: 160cm -(1/2(-980 cm/s^2 (porque va hacia abajo))(14/60 s)^2) = 133 cm. Según la ecuación de la tendencia de la gráfica
y = -0,1164x2 + 0,1622x + 159,34 la altura en dicho tiempo, correspondería a: -0,1164((14)^2) + 0,1622( 14 + 159,34) = 138.8. La altura real, corresponde a 138.2 cm.
Lo anterior significa que el margen de error entre los datos de la línea de tendencia y los datos teóricos es del 5 %Además, sabiendo también que el margen de error entre los datos originales con el de la línea de tendencia, corresponde sólo a un 0,4%, se deduce que el error entre los datos teóricos y los reales son sólo del 5,4% (un experimento es válido debe tener un rango de error de menos del 10%) , lo que quiere decir que la ecuación de la línea de tendencia, vendría siendo en éste laboratorio, la ecuación que define el movimiento que tiene un cuerpo en caída libre.
Conclusiones:
La ecuación que se descubrió en el laboratorio es -0,1164x2 + 0,1622x + 159,34 = y
Bibliografía:
- Física Giancolli (sexta edición).
- Apuntes de clase.
- http://eso4fyq.cellavinaria.org/temas/los-movimientos/posicin/sistema-de-referencia
- http://es.wikipedia.org/wiki/Rapidez
- http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml
- http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml
