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Experiencia 9: Caída Libre

Resumen: En la experiencia estudiamos un sistema ligado a un cuerpo en caída libre, del cual obtuvimos el análisis cinemático de los dos cuerpos utilizados. Al descubrir las distintas fuerzas aplicadas a considerar a lo largo del ensayo como lo fueron: Aceleración, Velocidad, Coeficientes de Roce, etc. mediante los diferentes tipos de herramientas y sensores ocupadosen el experimento, logramos adquirir sus respectivas relaciones funcionales las que pudimos vincular con las Ecuaciones de Roce, Fuerza y Gravitación para luego poder evaluar según errores porcentuales y efectuar un adecuado estudio de la cinemática del sistema.

Objetivos
Crear un análisis cinemático de la caída libre con roce y sin roce.


Marco Teórico.
Galileo junto con las enseñanzasde su maestro Aristóteles fue uno de los primeros en experimentar con la caída libre en su esplendor. Pero el que finalmente dio una visualización más acertada de este fue Isaac Newton quien aseguró que “en el vacío, todos los cuerpos caen con igual velocidad”. En nuestra experiencia utilizaremos un Sensor de movimiento el cual nos permitirá poder medir el movimiento que efectúan los cuerpos alcaer verticalmente, para así poder analizar la aceleración de los objetos en relación a la fuerza de Roce que se opone a ellos.

La Fuerza de Rozamiento se crea al entrar en contacto dos cuerpos o como lo es en esta experiencia la de un cuerpo con el fluido en el que se encuentra, En este caso la fuerza de roce es la que se opone al objeto en el aire, la cual depende de dos factores, la velocidaddel objeto y la forma aerodinámica de este.

La ecuación velocidad en la caída de un cuerpo viene definida por V_((t))= Mg/k(1-e^((-k)/m t)) en donde podemos deducir que existe un límite a la velocidad que puede alcanzar el cuerpo; es decir, cuando el peso del cuerpo iguala la resistencia del aire. A partir de entonces, el cuerpo caerá con una "velocidad límite o Terminal" uniforme, que vale:V_T=Mg/K así con la integración de estas ecuaciones podemos obtener también las distintos recorridos. Es de aquí que variables involucradas dentro de nuestra experiencia cumplen con las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en una caída libre, como el trozo de cartón y la pelota.

Diseño Experimental

Descripción del Experimento:

Primero tomamos la Base magnética juntocon el pedestal, a él le añadimos en la parte superior el Sensor de movimiento por medio de las nueces, las que nos permiten incorporarlo de una manera firme al pedestal, luego de esto lo ubicamos al borde del mesón para tener una mayor precisión en la medición en la caída de los objetos. Una vez terminado con el proceso de montaje procedemos a conectar el cable del sensor con le interface, paraposteriormente comenzar con el curso de la obtención de datos en el ordenador. Iniciamos este proceso abriendo el programa Data Studio el cual nos proveerá de los resultados buscar, primeramente le pedimos los gráficos: Posición v/s Tiempo y Velocidad v/s Tiempo, ya conseguido esto procedemos con el primer ensayo, que consiste en dejar caer un cartón libremente bajo el sensor de movimiento, luegode haber obtenido los dos gráficos sacamos el ajuste lineal el que nos brindará la Relación funcional que tiene el grafico, osea nos produce nuestra ecuación de la cual procede la recta del plano, lo que relacionaremos con nuestras formulas empíricas para posteriormente adquirir las distintas variables de este primer ensayo, Lo mismo haremos con nuestro segundo objeto el que nos dará los datospara poder así crear una comparación entre los dos cuerpos y sus variables. . Luego habiendo obtenido todo tipo de resultados de nuestra ecuación la podemos asociar de una manera valida con respecto a la formulas de Caída Libre en el aire y obtener nuestros errores porcentuales de cada variable y sus respectivas unidades.

Resultados:






Análisis de Resultados:

En el...
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