Caida Libre

1. RESUMEN

El presente experimento tendrá la finalidad de determinar el valor de la aceleración de gravedad en caída libre ignorando la fricción con el aire. El valor encontrado debe ser aproximado al valor real de la gravedad. Para realizar este experimento se usara un sensor de movimiento, cuyos datos serán interpretados por el software LOGGER PRO.

2. OBJETIVOS

* Estudio deun cuerpo en caída libre con el uso del sensor de movimiento
* Determinar el valor de la aceleración de la gravedad.
* Analizar el movimiento realizado por el cuerpo con el software LOGGER PRO.
* Analizar e interpretar las graficas obtenidas

3. MARCO TEORICO

3.1. EXPLICACIÓN DE LA CAÍDA LIBRE
 
Galileo mostró que todos los objetos que caen experimentan la misma aceleración sinimportar su masa. Esto es estrictamente cierto si la resistencia del aire es insignificante, es decir, si los objetos están en caída libre, pero lo es de forma aproximada cuando la resistencia del aire es pequeña e n comparación con el peso del objeto que cae. Por ejemplo, una bala de cañón de 10 Kg. y una piedra de 1 Kg. Que se dejan caer al mismo tiempo desde una posición elevada caerán juntosy llegarán al suelo prácticamente al mismo tiempo. Este experimento, del cual se dice que Galileo lo realizó desde la Torre Inclinada de Pisa, acabó con la idea aristotélica de que un objeto que pesa diez veces más que otro debería caer diez veces más aprisa que el objeto más ligero. El experimento de Galileo, y muchos otros que arrojaron el mismo resultado, eran convincentes, pero Galileo nosabía por qué las aceleraciones eran iguales. La explicación es una aplicación directa de la segunda ley de Newton.

Recuerda que la masa (cantidad de materia) y el peso (fuerza debida a la gravedad)son proporcionales. Un saco con 2 Kg. de clavos pesa el doble que uno con 1 Kg. De clavos. Así que una bala de cañón de 10 Kg. experimenta diez veces más fuerza gravitacional (peso) que una piedra de 1Kg. Los seguidores de Aristóteles pensaban que la bala de cañón debería acelerarse diez veces más que la piedra, porque sólo tomaban en cuenta el peso diez veces mayor de la bala de cañón. Pero la segunda ley de Newton nos dice que también debemos tomar en cuenta su masa. Con un poco de reflexión resultará claro que una fuerza diez veces mayor que actúa sobre una cantidad de masa diez veces másgrande produce la misma aceleración que la fuerza más pequeña que se ejerce sobre la masa más pequeña. En notación simbólica:

F/m = F/m

Donde F  representa la fuerza que actúa sobre la bala de cañón (su peso) y m es la masa proporcionalmente mayor de la bala. La F y la m pequeñas representan el peso y la masa más pequeños de la piedra. Vemos que la de peso a masa es igual para estos objetos ypara cualquier otro. Todos los objetos en caída libre experimentan una aceleración igual cuando están en el mismo lugar de la Tierra. Podemos obtener el mismo resultado usando valores numéricos. El peso de una piedra de 1 Kg. es de 9.8 N en la superficie terrestre, donde el peso de una bala de cañón
 
de 10 Kg. es de 98 N. La fuerza que actúa sobre un objeto que cae es la fuerza debida a lagravedad, esto es, el peso del objeto. Con base en la segunda ley de Newton, la aceleración de la piedra es:

a = F/m = peso/masa = 9.8N/1Kg. = 9.8 Kg. m/s2 /1 Kg. = 9.8 m/s2 = g

Y la aceleración de la bala de cañón es:

a = F/m = peso/masa = 98N/10Kg. = 98 Kg. m/s2  /10 Kg. = 9.8 m/s2 = g

Ley Gravitacional universal

La fuerza de la gravedad tiene la dirección de la recta que une loscentros de los astros y el sentido corresponde a una atracción. Es una fuerza directamente proporcional al producto de las masas que interactúan e inversamente proporcional a la distancia que las separa. La constante de proporcionalidad, G, se denomina constante de gravitación universal.

F=G M1 x M2d2 |

Donde:

G = Constante de Gravitación = 6.67300 × 10-11 m3 kg -1 s-2
M = Masa de...