Análisis del movimiento de caída libre en física, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

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“AÑO DE LA UNIVERSALIZACIÓN DE LA

SALUD”

Centro de Estudios:

Universidad de Piura

Alumno:

Yarleque Culquicondor, Natanael

Facultad:

Ingeniería

Carrera:

I.Civil

Curso:

Física General

Sección:

“A”

Grupo:

N^0

DESCRIPCIÓN DE LAS ACTIVIDADES USADAS PARA REALIZAR EL TRABAJO DE LABORATORIO

1.-ELECCIÓN DEL MOVIMIENTO A REALIZAR:

En este caso el movimiento que se ha elegido para realizar dicho experimento es el movimiento de caída libre. Se llego a la elección de este movimiento por motivos de que debíamos usar el mismo movimiento para todos los integrantes del grupo y, además todos teníamos que contar con los materiales necesarios para poder realizar dicho movimiento, por lo que el más idóneo fue el movimiento de caída libre.

2.-ELECCIÓN DEL OBJETO:

En la elección del objeto es en donde se dieron varias propuestas, pero el problema era que no todos teníamos los mismos objetos, así que optamos por elegir unas cajas de fósforos, las cuales serían fáciles de obtener en una tienda cualquiera. Serían 4 cajas de fósforos, las cuales pegaríamos una sobre la otra para evitar que el viento influyera demasiado, sin embargo, dicha influencia igual se daría puesto que el objeto no tendría mucho peso.

3.-ELECCIÓN DE LAS DIMENSIONES REALES:

Se llego a la conclusión de elegir una altura de 1.20m de altura (respecto del suelo), además de un observador que estaría ubicado a la izquierda del objeto a evaluar con una distancia de 0.42m en la horizontal y a una altura de 0.7m (respecto del suelo).

4.- ¿CÓMO LLEGAR A DICHAS DIMENSIONES?

Para llegar a la altura fijada, me apoye en la altura de la ventana de mi casa, la cual también sería mi altura conocida o de referencia, además de un libro y una pequeña tabla de la cual colgaría el objeto a evaluar. Para el observador me apoye en un banco; una caja, que estaría situada sobre el objeto antes mencionado; y pequeña caja de naipes que estaría sobre la caja antes mencionada; para diferenciar el punto del observador, coloque una caja de jarabe de color blanco, donde el punto del observador se encontraría entre la caja de naipes y la de jarabe. Luego solo debíamos colocar al observador a una distancia de 0.42m hacia la izquierda del objeto a evaluar.

5.-PASO FINAL:

Se procedió a realizar el video, para posteriormente ser evaluado en TRACKER.

INFORMACIÓN PARA RESOLVER LAS PREGUNTAS PLANTEADAS ANTERIORMENTE

1.-MEDICIONES:

Ubicación respecto al suelo: -Objeto: (0,1.2m) -Observador: (-0.42m,0.7m)

2.-INFORMACIÓN REGISTRADA:

-Distancia en el eje X, entre el observador y el objeto. -Una paralela al suelo que pase por el punto donde se encuentra el observador y a partir de allí trazar una recta que intercepte con la trayectoria del objeto con un ángulo de elevación de 30 o. -La velocidad inicial del movimiento=0m/s -La aceleración de la gravedad=9.81m/s^2 (teórica)

3.-DATOS A ENCONTRAR PARA RESPONDER LAS PREGUNTAS PLANTEADAS:

-La distancia P, para encontrar la ubicación cartesiana con respecto al punto D. -La distancia F para hallar el tiempo que demora en llegar la partícula del punto A al punto B. -Con los datos encontrados anteriormente puedo dar respuesta a la pregunta 3, usando la

siguiente formula tipo: h = V^ 0 t +^

g t

2 -Para dar respuesta a la pregunta número 4, debemos saber el valor de la aceleración gravedad experimental, la cual obtendremos luego de realizar la evaluación en Tracker. -La distancia N que es igual a la distancia h 2 , utilizando la paralela trazada anteriormente, obtendríamos el ángulo de depresión con el que el observador mira al objeto al estar en el suelo, utilizando conocimientos trigonométricos.

ANÁLISIS . En la gráfica de arriba, vemos que la posición del objeto evaluado en función del tiempo es una

parábola, lo cual cumple con su ecuación: Y =4.238 t^2 +0.5223 t −0.01191. Entonces

podemos decir que es correcta hasta el segundo 0.468, porque conserva la forma parabólica. Pero ¿qué pasa entre los segundos 0.468 y 0.502? Para dar respuesta a esta pregunta, debemos saber que al evaluar la caída por Tracker, tenemos que fijar los pixeles que el programa va a seguir durante el trayecto del movimiento. Como nuestro objeto a evaluar tiene forma de un cubo, y debido a su peso (el cual es muy poco) es fácil que las corrientes de aire puedan girarlo durante la trayectoria de su movimiento, lo cual considero que ha ocurrido en este caso.

En esta gráfica tenemos a la velocidad del objeto durante toda su trayectoria en función del tiempo. Sabemos que la velocidad es variable en un movimiento cinemático de caída libre, lo cual vemos que cumple, las variaciones de velocidad son pequeñas. Pero que ocurre en ese último tramo, donde vemos que hay una desaceleración con un cambio más visible que los anteriores. ¿qué ocurrió en ese tramo? Para dar respuesta a esta pregunta debemos volver al momento en que se realizo el movimiento y vemos que el objeto choca con el suelo. Además de tener claros unos conceptos físicos claros con respecto a los choques, lo cual se produce al momento en que dos cuerpos (en este caso el objeto a evaluar con el suelo) interaccionan. Esto último que mencionamos, el choque, en este caso es percibido por una desaceleración causa por el impacto al llegar al suelo, caracterizada por la duración del contacto.

Al realizar el análisis del tiempo que demora en llegar la partícula al punto en el que el observador lo mire con un ángulo de elevación de 30o. Podemos observar que el lapso está comprendido entre los 0.201s y 0.234s (en Tracker), pero al realizar los cálculos con los datos del Tracker podemos observar que el tiempo es de 0.287s lo cual es mayor al tiempo obtenido como dato del Tracker; mientras que en los cálculos hechos con los datos reales fijados como teóricos el tiempo es de 0.23. Cuando se realiza una experimentación, siempre se encontrará un margen de error y según ese margen podemos decir si la experimentación realizada es aceptada o no, con fines de investigación. La explicación para lo ocurrido aquí es muy simple, esas diferencias ocurren porque las condiciones del movimiento no son adecuadas, además de que, al realizar los cálculos de manera teórica, los conceptos geométricos y cinemáticos son diferentes en cada maraco teórico.

Es estos datos ocurre lo mismo, pero esta vez nos apoyaremos en el ángulo de depresión que nos arroja como resultado el Tracker, el ángulo obtenido luego colocar un transportador B en el programa, es de 58.8o. Pero al realizar los cálculos con los datos obtenidos del Tracker (alturas) obtenemos un ángulo de depresión de 58.96o; mientras que con los datos fijos (teóricos dados) obtenemos un ángulo de 59o. Por lo que podemos decir que con respectos a los ángulos no hay tanto margen de error, puesto que las diferencias son pequeñas. La explicación de la diferencia de ángulos obtenidos como dato directo de Tracker y la obtenida al realizar el calculo con las alturas obtenidas del Tracker, se debe a que la trayectoria no fue totalmente vertical. CONCLUSION En general podemos decir que, al elaborar un movimiento experimental de caída libre, los datos obtenidos en dicha experimentación nunca serán iguales a los datos obtenidos teóricamente. Esto debido a que las condiciones en las que se dan ambos no son las mismas, en la experimentación nos encontramos con varios factores externos que alteran la trayectoria, velocidad, alturas y a la aceleración (gravedad); mientras que, en la teórica el único factor que influye en el movimiento es la fuerza de la gravedad como aceleración. Aunque los datos obtenidos experimentalmente no sean iguales a los teóricos, esto debido al margen de error, mientras estos datos sean los más aproximados posibles; entonces podemos decir que la investigación buscada al hacer la experimentación es útil y aceptable.