bachillerato

Laboratorio virtual No. 1
Caída libre
OBJETIVOS:
1. Comprobación de las leyes del Movimiento Rectilíneo Uniformemente
Acelerado.
2. Verificar la independencia de la aceleración gravitatoria con la masa en el
movimiento de caída libre.
3. Determinar las ecuaciones empíricas de la posición y la velocidad en
función del tiempo.
4. Determinar experimentalmente el valor de la aceleración dela gravedad
5. Estudiar el comportamiento de un objeto que es dejado caer desde el
reposo en diferentes campos gravitacionales.

TEORÍA:
Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la
gravedad.
 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 Tierraeste 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.
La aceleración a la que se ve sometido un cuerpo en caída libre es tan importante
en la Física que recibe el nombre especial de aceleración de la gravedad y se
representamediante la letra g.
TABLA I
Lugar

g (m/s²)

Mercurio

2,8

Venus

8,9

Tierra

9,8

Marte

3,7

Júpiter

22,9

Saturno

9,1

Urano
Neptuno
Luna

7,8
11,0
1,6

La aceleración de un cuerpo en caída libre dependía del
lugar en el que se encontrara. En la TABLA I se presentan
algunos valores aproximados de g en diferentes lugares de
nuestro Sistema Solar.
Parahacer más cómodos los cálculos de clase se suele
utilizar para la aceleración de la gravedad en la Tierra el valor
aproximado de 10 m/s² en lugar de 9,8 m/s², que sería más
correcto.

CAÍDA LIBRE: MOVIMIENTO VERTICAL CON VELOCIDAD INICIAL CERO.
Las ecuaciones generales del movimiento que se estudiaron para el movimiento
rectilíneo uniformemente acelerado fueron:
1
𝑥 = 𝑣0 𝑡 +
𝑎 𝑡2
2
𝒗 𝟐 =𝒗 𝟐 + 𝟐𝒂𝒙
𝟎
𝒗 = 𝒗 𝟎 + 𝒂𝒕
Estas ecuaciones para el movimiento de caída libre, donde el cuerpo se deja caer
vertical hacia abajo con, en este caso su velocidad inicial será cero y por tanto el
primer sumando de cada una de las ecuaciones anteriores también será cero,
además en lugar de x, v, v0, a, colocaremos y, vY, g (ya que es la aceleración que
experimenta un cuerpo en caída libre), asíobtenemos las ecuaciones:
1
𝑦=
𝑔𝑡 2
2
𝒗 𝟐 = 𝟐𝒂𝒚
𝒚
𝒗 𝒚 = 𝒈𝒕
Por otro lado, en una caída libre la magnitud de la posición (y) que ocupa el
cuerpo en un instante es precisamente su altura h en ese momento.

PROCEDIMIENTO:
1. Caída libre con velocidad inicial cero
a. Estudiar la caída libre de un cuerpo con este
simulador (Para ángulos de lanzamiento iguales a 90°).
Es necesario entrar a lapágina web:
http://www.educaplus.org/play-301-Ca%C3%ADda-libre.html

Puede utilizarse para actividades de observación y para actividades de
cálculo. Pasando el ratón por una cronofotografía se puede visualizar el
tiempo y utilizando el medidor puede determinar su altura en ese instante (a
mayor cronofotografía mayor número de posiciones. El medidor colocarlo
inicialmente en el punto dedonde se deja caer el cuerpo).
En el simulador se desprecia la influencia del aire.



Ubicar la esferita y el medidor en el punto de lanzamiento.
La cronofotografía debe indicar el número 4.

Colocando el cursor
sobre cada imagen se
puede leer el tiempo.





Medidor:
para
determinar
la altura del
objeto en
cada
instante.
Baja y sube
la línea
horizontal.

Dar clicken “soltar” y observar la caída de la esfera hasta que llega
al eje de las abscisas X.
Colocar el ratón en el dibujo que parece un símbolo de brújula y
arrastrarlo hasta cada cronofotografía (imagen del cuerpo). Anotar en
la Tabla 2.
Colocar el ratón sobre cada cronofotografía, se obtiene el tiempo
para cada posición. Anotar en la Tabla 2.
TABLA 2

y
(m)
T
(s)
2. Entrar a la...