Ensayo reacción y caída libre



Universidad de Costa Rica

Escuela de Física

Laboratorio de Física General I












Segundo Informe Especial:
Fuerza centrípeta









INTRODUCCIÓN:

Objetivos Específicos en tiempo de reacción:

Estudiar la dependencia de la fuerza centrípeta con el radio, la velocidad angular y la masa del cuerpo en rotación
Comprender el significado de fuerzacentrípeta.

Marco Teórico

Cinemática:
Aunque este término no es el eje central del experimento, es necesario realizar una breve aclaración de su definición, con el fin de comprender mejor el tema de trabajo.
La cinemática es la parte de la mecánica que estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose, esencialmente, al estudio de latrayectoria en función del tiempo. Cinemática deriva de la palabra griega “kineo” que significa mover.
En la cinemática se utiliza un sistema de coordenadas para describir las trayectorias y se le llama sistema de referencia. La velocidad es el ritmo con que cambia la posición. La aceleración es el ritmo con que cambia la velocidad. La velocidad y la aceleración son las dos principalescantidades que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.
La cinemática puede estudiar diferentes tipos de movimientos, podemos referirnos a movimientos rectilíneos (en una dimensión), movimientos en un plano (dos dimensiones) e incluso movimientos en el espacio en tres dimensiones. Además podemos hablar de velocidades constantes o aceleradas que definen un sinnúmero de posibilidades deestudio.
Sin duda, es la cinemática la encargada del estudio del movimiento de caída libre, ya que nos describe sus características en función del tiempo.

Movimiento de caída libre:
En cinemática, la caída libre es el movimiento rectilíneo vertical de un cuerpo dentro de un campo gravitatorio con una aceleración constante.
Una característica importante de este movimiento, es que si sedesprecia el rozamiento del cuerpo con el aire, es decir, se estudia en el vacío. El es un movimiento uniformemente acelerado. Independientemente de la altura y distancia que los cuerpos recorran en una caída libre, la aceleración instantánea proveniente de la gravedad es independiente de la masa del cuerpo, es decir, si dejamos caer un libro y una pluma, ambos cuerpos tendrán la misma aceleración, quecoincide con la aceleración de la gravedad (g). Sabemos por la segunda ley de Newton que la suma de fuerzas F es igual al producto entre la masa del cuerpo y la aceleración. En caída libre sólo intervienen el peso, que siempre es vertical, y el rozamiento aerodinámico que va en la misma dirección aunque en sentido opuesto a la velocidad.
Para efectos de este laboratorio, no se tomará en cuentala resistencia del aire ni ningún otro tipo de rozamiento, suponiendo entonces que trabajamos en el vacío.
La cinemática nos otorga el uso de algunas ecuaciones para el movimiento rectilíneo, como el movimiento que estamos estudiando presenta un comportamiento en línea recta, podremos adaptar estas ecuaciones para nuestro uso.
Para movimientos con velocidad constante tenemos que:Vm = d
t
Y despejando obtenemos: d = Vm t (1)

Para movimientos con aceleración constante podemos realizar una serie de razonamientos. Suponiendo que tenemos una gráfica de velocidad en función del tiempo, la pendiente de dicha gráfica vienedada por:
a = V-V0 (2)
t – 0
De ahí despejamos:
V-V0 = at

Ahora bién, remplazamos (V-V0) en la ecuación 1 se obtiene:
d = V0t + ½ at2...