Caída libre

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Caída Libre

Objetivo
Obtener en forma experimental la relación que determina al desplazamiento en función del tiempo de un cuerpo que se mueve en caída libre, y obtener además el valor de la aceleración de la gravedad.
Fundamentos
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 aceleracióndirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. En la Tierra este 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. Mediciones en diferentes puntos de la Tierra muestran que su valor varía de un lugar a otro. Por ejemplo, aumenta con el incremento de la Latitud Geográfica ydisminuye al aumentar la altura sobre el nivel del mar.

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 representa mediante la letra g.

Cuando la distancia recorrida en la caída libre de un cuerpo es pequeña, sepuede considerar que durante todo el recorrido la fuerza de atracción gravitacional es constante. Por lo tanto las leyes a que obedece el movimiento en caída libre son las del movimiento uniformemente acelerado.

Consideremos el caso de un cuerpo que cae libremente a partir del reposo (velocidad inicial igual a cero). Transcurrido un tiempo t, el cuerpo habrá recorrido una distancia h y habráadquirido una velocidad.
La relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recórrela está dada por la siguiente ecuación:

Material
* Pinza de mesa, modelo SCL-03-01
* Electromagneto para caída libre, modelo SCL-03-02
* Nueces de Sujeción (2) con Tornillos opresores, modelo SCL-03-03
* Interruptor Electrónico, modelo SCL-03-04
* Balín de acero, modelo SCL-03-05* Soporte de acero inoxidable, modelo SCL-03-06
* Cronómetro Digital FICER, modelo CD-03
* Cinta Métrica

Procedimiento
1. Instale el equipo como se muestra en la figura:

2. Verifique que esté bien instalado el electromagneto y el interruptor electrónico, cuidando que el primero se encuentre colocado en la parte superior del soporte inoxidable, y el segundo en la parteinferior.
3. Conecte el electromagneto de sujeción y el interruptor electrónico al cronómetro Digital FICER, para que funcione.
4. Verifique que el electromagneto esté fijo en la parte superior de Soporte Inoxidable, apretando los tornillos opresores de la Nuez de sujeción, como se indica en la figura. Tenga cuidado de no ejercer demasiada presión, por que puede dañar la rosca de la nuez.5. Fije el interruptor electrónico en la primera distancia seleccionada (h=1m+diámetro del balín), apretando el tornillo de la nuez con la mano. Asegúrese que la tapa de acero inoxidable quede hacia arriba y que el interruptor quede horizontal.

6. Encienda el cronómetro digital. Elija en su selector de rango de tiempo la escala que corresponde a milésimas de segundo.
7. Energice elelectromagneto de sujeción, oprimiendo la tecla de “INICIAR” del cronómetro. Sin dejar de oprimirla, ponga en contacto el balín con el círculo de papel” del electromagneto.
8. Retire la mano del balín; éste deberá quedar sujeto al electromagneto mientras se mantenga oprimida la tecla. Suelte la tecla, esta acción liberará de la fuerza magnética al balín, iniciando instantáneamente su movimiento decaída; también en ese instante, el cronómetro iniciará su lectura. Al chocar el balín con el interruptor electrónico el cronómetro detendrá su lectura.
9. Repita los pasos 7 y 8 tres veces y obtenga el valor medio t de las lecturas de tiempo. También registre la altura h=1m.
10. Ahora mueva el interruptor electrónico a una nueva distancia, h=0.9m+diámetro del balín y repita los pasos...
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