practica 4 caida libre, Guías, Proyectos, Investigaciones de Mecánica Clásica

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA

QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA

ACADEMIA DE FÍSICA

LABORATORIO DE MECÁNICA CLÁSICA

Practica No

¨Movimiento Rectilíneo

Uniformemente Acelerado¨

Grupo: 1IM1A

Sección A

Equipo: Roquet

CICLO: 24-

Nombre de los integrantes:

• Hernández Espinola Zedriik Efrain

• Garcia Galicia Alejandro

Profesor de Laboratorio:

Alberto Heladio Martinez Maqueda

I. 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 a cabo la aplicación de los conocimientos adquiridos teórica y experimentalmente. II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Identificar y reconocer los antecedentes de la caída libre, así como explorarconocimientos 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 elconcepto de centro de masa para discriminar información y concretar conceptos abstractos.
3. Identificar, reconocer y utilizar las fórmulas que describen la caída libre y trasladarconceptos abstractos a situaciones concretas.
4. Determinar la velocidad de un cuerpo a diferentes alturas cuando éste cae libremente,aplicando las leyes de la caída libre

INTRODUCCIÓN pág. 4 CAIDA LIBRE Movimiento que se debe a la influencia de la gravedad; un objeto que cae desde cierta altura cuya aceleración coincide con el valor de la gravedad. Fernández, J. L. (s.f.). Física lab. Recuperado el 12 de enero de 2023 , de https://www.fisicalab.com/apartado/velocidad-media Gravedad. (s.f.). Gravedad.net. Recuperado el 12 de enero de 2023 , de https://gravedad.net/que-es-la-aceleracion- de-la-gravedad Rice University. (s.f.). Openstax. Recuperado el 12 de enero de 2023 , de https://openstax.org/books/f%C3%ADsica- universitaria-volumen-1/pages/3-2-velocidad-y- rapidez-instantaneas#:~:text=La%20velocidad %20instant%C3%A1nea%20de%20un,d%20t%20x %20(%20t%20)%20. Sepúlveda, E. (05 de marzo de 2020). física en línea. Recuperado el 12 de enero de 2023, de https://www.fisicaenlinea.com/04cinematica/cinemati ca09-aceleraciongravitacional.html Es el producto de la masa por la aceleración de la gravedad. Es la fuerza de la gravedad sobre un objeto Peso La gravedad que se ejerce sobre una masa es proporcional a la intensidad del campo gravitatorio en la posición espacial donde se encuentre dicha masa Tiene que ver con la fuerza gravitatoria Masa La rapidez instantánea es escalarmente la rapidez en un instante cualquiera. La rapidez media es el cociente de la distancia total recorrida entre el tiempo transcurrido La velocidad promedio de la gravedad en la Tierra es de 9.81m/s^2 La velocidad media es el coeficiente entre el vector de desplazamiento y el intervalo de tiempo. La velocidad instantánea nos indica qué tan rápido se mueve un objeto en cualquier punto de su trayectoria. Rapidez promedio, media e inmediata Velocidad promedio, media e inmediata Depende de la masa y el volumen A mayor latitud, mayor aceleración Aceleración causada por la gravedad Aceleración gravitacional

CALCULOS PREVIOS

1. Despejar la variable del tiempo de la siguiente ecuación.
2. Con a la ecuación anterior, determine el tiempo que tarda en caer un cuerpo en función de la altura, donde: Reporte el valor obtenido en la Tabla 1 de la práctica. Y 1 = 0.20m =0.202s Y 2 = 0.30m =0.247s Y 3 = 0.40m =0.286s Y 4 = 0.50m =0.319s Y 5 =0.60m =0.3503s
3. Utilizando la ecuación ,calcule la velocidad de un cuerpo en caída libre en función de la altura: Reporte el valor en la práctica 2 de la tabla. 0 Y 1 = 0.20m Y 4 = 0.50m

Y 2 = 0.30m Y 5 = 0.60m Y 3 = 0.40m

m 2 y 1 y 1 =0.20m m 2 y 2 y 2 =0.30m m 2 y 3 y 3 =0.40m m 2 y 4 y 4 =0.50m m 2 y 5 y 5 =0.60m Calcule la aceleración de la gravedad experimental utilizando los valores de tiempo obtenidos con la ecuación m 1 y 1 y 1 = 0.20m m 1 y 2 y 2 = 0.30m m 1 y 3 y 3 = 0.40m m 1 y 4 y 4 = 0.50m m 1 y 5 y 5 = 0.60m m 2 y 1 y 1 = 0.20m m 2 y 2 y 2 = 0.30m m 2 y 3 y 3 = 0.40m m 2 y 4 y 4 =0.50m m 2 y 5 y 5 = 0.60m

Calcule las velocidades experimentales con el valor de la aceleración de la gravedad obtenida, para cada altura respectivamente. m 1 y 1 y 1 =0.20m m 1 y 2 y 2 =0.30m 15 0.2s m 1 y 3 y 3 =0.40m m 1 y 4 y 4 =0.50m m 1 y 5 y 5 =0.60m m 2 y 1 y 1 =0.20m m 2 y 2 y 2 =0.30m m 2 y 3 y 3 =0.40m

9. ¿Quién demostró que la aceleración en un plano inclinado y la aceleración de la gravedadpermanecen 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 OBSERVACIONES Durante la ejecución del experimento, pudimos observar una notable consistencia en los resultados obtenidos a lo largo de los múltiples intentos. Este nivel de precisión se debió, en gran medida, a la reducida interferencia humana en el proceso experimental, ya que utilizamos puertas fotoeléctricas y un sistema de liberación automatizada para las bolas de hierro. Esta tecnología proporcionó mediciones extremadamente precisas en comparación con prácticas anteriores. Sin embargo, durante la recopilación de datos, notamos una diferencia de tan solo unos pocos milisegundos al cambiar de una bola de hierro a otra. Curiosamente, la bola más ligera requirió aproximadamente tres milisegundos adicionales para cruzar las fotoceldas y detener el cronómetro en comparación con la bola más pesada. Este hallazgo destacó la importancia de registrar las diferencias en el tiempo de paso de las bolas en detalle. También enfrentamos un desafío inesperado durante el experimento: la bola de hierro más pesada no pudo ser detectada por la primera puerta fotoeléctrica en su configuración original. Para solucionar este problema, tuvimos que ajustar la altura de la puerta. Sin embargo, este ajuste tuvo un impacto en los resultados, ya que la bola de hierro pesada ya tenía cierta velocidad al pasar por la primera fotocelda. Esto reveló una fuente potencial de error en nuestras mediciones, lo que finalmente se reflejó en porcentajes de error (%E) que superaron el 10%. Este descubrimiento subraya la importancia de una planificación exhaustiva y la necesidad de anticipar posibles variables que pueden afectar la precisión de los resultados experimentales.

CONCLUSIÓN Comprendemos que, según la teoría, el peso, tamaño o material de un objeto en caída libre no debería influir en su comportamiento, ya que todos los objetos o cuerpos soltados en tales condiciones deberían caer con la misma aceleración. A pesar de nuestros esfuerzos, no pudimos confirmar esta ley a través de nuestra experimentación directa. Sin embargo, encontramos evidencia de su validez mediante una observación detallada Nuestros cálculos respaldaron la noción de que la velocidad de un cuerpo en caída libre aumenta a medida que desciende desde diferentes alturas. Esta conclusión se basa en el entendimiento de que la caída libre se describe como un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado en el eje vertical (eje "y"). Además, recordamos constantemente que todos los cuerpos en la Tierra son atraídos por la gravedad con una aceleración universal constante, que en nuestro caso se calculó en 9.78 m/s² en la Ciudad de México, en lugar del valor estándar de 9.81 m/s². Este experimento nos enseña la importancia de ser cuidadosos en la selección de métodos experimentales y recalca la necesidad de realizar cálculos precisos, especialmente cuando se modifica algún instrumento. Esto garantiza que nuestros porcentajes de error se mantengan dentro de los márgenes esperados.