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Informe de Laboratorio: Caída Libre - Estudio Experimental de la Gravedad, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica

Laboratorio experimental en estudio de caída libre.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2021/2022

Subido el 14/10/2022

MiguelCabreraVidal
MiguelCabreraVidal 🇨🇴

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Laboratorio 5. Caída Libre.
Miguel Ángel Cabrera Vidal
Facultad de ciencias básicas, ingenierías y arquitectura, Corporación Universitaria del Caribe, Colombia.
Abstract
It is a laboratory report where it is shown how experimentally it is possible to arrive at one of the equations established theoretically in the
study of free fall, adjusting the environmental conditions to relate the variables that are possible to measure. For this experiment, the PASCO
instrument set designed for this phenomenon was used, mathematical methods such as linear trend adjustment and the use of the Microsoft
Excel data management program.
Keywords: Free fall, linear trend, phenomenon, theoretical.
Resumen
Es un informe de laboratorio donde se muestra como experimentalmente es posible llegar a una de las ecuaciones establecidas teoricamente en
el estudio de caída libre, ajustado las condiciones del entorno para relacionar las variables que son posibles medir. Para dicho experimento se
utilizó el juego de instrumentos PASCO diseñado para este fenomeno, metodos matemáticos como el ajuste de tendencia lienal y el uso del
programa de manejo de datos Microsoft Excel.
Palabras clave: Caida libre, tendencia lineal, fenomeno, teorico.
Metodología:
Materiales utilizados:
- Dispositivo de caída libre PASCO
- Cinta Métrica.
- 3 bolas de diferentes masas.
- Computador con software Pasco instalado.
Al iniciar el laboratorio, se inicia con el juego de herramientas
PASCO para caída libre, desinstaladas. Se procede a realizar la
debida instalación. Teniendo los instrumentos listos, empieza el
experimento de caída libre dejando caer la primera bola, la de mayor
tamaño, la cual será llamada “B1”, desde el soporte PASCO con el
sensor de movimiento, hasta la plataforma PASCO, la cual frena el
cronometro del software en el computador al momento de hacer
contacto, arronjando el valor del tiempo total de caída, desde el
soporte hasta la superficie de la plataforma, además de contar con la
distancia recorrida en el movimiento, gracias a la medición hecha con
la cinta métrica, desde la punta inferior de la bola hasta la superficie
de la plataforma. Todo esto, realizado 3 veces, a la misma altura (136
cm), obteniéndose 3 valores de tiempo, los cuales serán promediados
para así tener un solo valor. De igual forma se repetiría para la bola
de mediano tamaño y para la mas pequeña, llamadas “B2” y “B3”,
respectivamente.
Figura 1. Montaje utilizado para la realización de la práctica de caída libre.
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Laboratorio 5. Caída Libre.

Miguel Ángel Cabrera Vidal

Facultad de ciencias básicas, ingenierías y arquitectura, Corporación Universitaria del Caribe, Colombia. [email protected] Abstract It is a laboratory report where it is shown how experimentally it is possible to arrive at one of the equations established theoretically in the study of free fall, adjusting the environmental conditions to relate the variables that are possible to measure. For this experiment, the PASCO instrument set designed for this phenomenon was used, mathematical methods such as linear trend adjustment and the use of the Microsoft Excel data management program. Keywords : Free fall, linear trend, phenomenon, theoretical. Resumen Es un informe de laboratorio donde se muestra como experimentalmente es posible llegar a una de las ecuaciones establecidas teoricamente en el estudio de caída libre, ajustado las condiciones del entorno para relacionar las variables que son posibles medir. Para dicho experimento se utilizó el juego de instrumentos PASCO diseñado para este fenomeno, metodos matemáticos como el ajuste de tendencia lienal y el uso del programa de manejo de datos Microsoft Excel. Palabras clave : Caida libre, tendencia lineal, fenomeno, teorico. Metodología: Materiales utilizados:

  • Dispositivo de caída libre PASCO
  • Cinta Métrica.
  • 3 bolas de diferentes masas.
  • Computador con software Pasco instalado. Al iniciar el laboratorio, se inicia con el juego de herramientas PASCO para caída libre, desinstaladas. Se procede a realizar la debida instalación. Teniendo los instrumentos listos, empieza el experimento de caída libre dejando caer la primera bola, la de mayor tamaño, la cual será llamada “B1”, desde el soporte PASCO con el sensor de movimiento, hasta la plataforma PASCO, la cual frena el cronometro del software en el computador al momento de hacer contacto, arronjando el valor del tiempo total de caída, desde el soporte hasta la superficie de la plataforma, además de contar con la distancia recorrida en el movimiento, gracias a la medición hecha con la cinta métrica, desde la punta inferior de la bola hasta la superficie de la plataforma. Todo esto, realizado 3 veces, a la misma altura ( cm), obteniéndose 3 valores de tiempo, los cuales serán promediados para así tener un solo valor. De igual forma se repetiría para la bola de mediano tamaño y para la mas pequeña, llamadas “B2” y “B3”, respectivamente. Figura 1. Montaje utilizado para la realización de la práctica de caída libre.

Figura 2. Tiempos para B1, B2 y B3 a 136 cm de altura. Analizados los primeros datos obtenidos, se puede apreciar que es casi despreciable la variación del tiempo entre las 3 bolas, ya que los tiempos promedios de cada una de ellas, fueron los siguientes: Tabla 1. Tiempos promedio de B1, B2 Y B3 a 136 cm de altura. Bolas Tiempo promedio (s) B1 0, B2 0, B3 0,

Utilizando la fórmula de desviación estándar S =

∑(^ xi − x )

2

n

podemos calcular lo que varía un tiempo con respecto a los demás, dándonos un valor de 0,0054 s, muy mínimo; fenomeno justificado

gracias a la formula y = yi + v yi t +

ay t

2 de caída libre y que ajustándola a las condiciones del experimento donde la velocidad inicial es 0 y el punto de referencia es desde donde parte la bola, nos

queda la siguiente formula y =

g t

2 , donde vemos que el tiempo de caida se relaciona directamente a la distancia a recorrer, indiferente a la masa del objeto y en situaciones donde no afecte el rozamiento con el aire, pero, como en este experimento si influyó el rozamiento, es otro de los fenomenos que podemos observar, al ser B2 y B3 de tamaños similares, sus tiempos promedio de caida tambien lo fueron, pero al tener B1 un diametro significativamente grande en comparación a las demás bolas, se observó que fue quien tuvo mayor tiempo de caida, ya que su tamaño hacía resistencia con el aire y aumentó su demora al caer. Para seguir estudiando el fenomeno de caida libre, pero esta vez con un el efoque de como varía el tiempo en función de la distancia recorrida, se hicieron 5 pruebas a distintas distancias, incluyendo la primera a 136 cm, las otras 4 se hicieron con los valores de 126 cm, 116 cm, 106 cm y 96 cm, arrojando los siguientes resultados: Figura 3. Tiempos promedio para B1, B2 y B3 a distintas alturas. Podemos evidenciar que en las 3 bolas se forma un gráfico con igual comportamiento, casi que los mismos, al tratar de super ponerse uno sobre otro, tendiendo a ser una linea recta con pendiente positiva. Al graficar los valores de tiempo al cuadrado vemos lo siguiente: Figura 4. Tiempos promedio (^2) para B1, B2 y B3 a distintas alturas. Se obtiene un gráfico con comportamiento igual al de posición y tiempo pero con una tendencia mas ajustada con menos dispersión, siguiendo en tender a una linea recta con pendiente positiva, pero haciendo una ajuste de tendencia en el programa que grafica, en este 2