FIsica Rapidez

Fecha: Agosto 24 de 2012

GUIAS DE PRÁCTICAS EN LABORATORIO

Versión: 001
FISICA 1 – GUIA No 4
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SEGUNDA LEY DEL MOVIMIENTO DE NEWTON – FUERZA Y
ACELERACION – RAPIDEZ DE IMPACTO.

1. Datos del Autor
Nombre del Docente
Perfil Profesional
Programa
Email

Aprobado por:
Ing. Maria C Bonfante
Director de Programa

Amaury Rafael Ortega Caraballo
Ingeniero civilIngeniería de sistemas
amaury.ortega@curnvirtual.edu.co

2. Generalidades
El área de un rectángulo se calcula multiplicando su base por su altura. El área del triángulo se
obtiene multiplicando su altura por la mitad de su base. Si la altura y la base se miden en metros, el
área se expresará en metros cuadrados. Considera el área bajo una gráfica de rapidez contra tiempo.
La altura representa larapidez, medida en metros por segundo (m/sg), y la base representa el
tiempo, medido en segundos (sg). El área bajo la curva es la rapidez multiplicada por el tiempo,
expresada en unidades de m/s por s, o sea, m. La rapidez multiplicada por el tiempo es la distancia
recorrida. El área bajo una gráfica de rapidez contra tiempo representa la distancia recorrida. Esta
idea tan importante sirvede base a la rama de las matemáticas avanzadas que se conoce como
cálculo integral. Ahora investigarás la idea de que el área bajo la curva de rapidez contra tiempo
puede servir para predecir el comportamiento de objetos que caen en el aire, tomando en cuenta la
resistencia del mismo.
Si no hubiera fricción a causa del aire, una pelota de tenis o una esfera de espuma de poliuretano
caerían conuna aceleración constante g, de modo que su cambio de rapidez sería

Vf-Vi = gt
donde vf = rapidez final
v¡ - rapidez inicial
g = aceleración de la gravedad
t = tiempo de caída
Una gráfica de rapidez contra tiempo de caída aparece en la figura A, donde Vi = 0. El eje y
representa la rapidez vf del objeto en caída libre al cabo de un tiempo t cualquiera. El área bajo la
gráfica es untriángulo con base t y altura vf, por lo cual el área es igual a (1/2) vf t.
Para comprobar que esto es igual a la distancia recorrida, observa lo siguiente: La rapidez promedio
v es la mitad de Vf. La distancia d recorrida por un cuerpo con aceleración constante es el producto
de la rapidez promedio v por la duración t del recorrido.

d = v.t ó d = (1/2) vf. t

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Fecha: Agosto 24 de 2012
Versión: 001

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SEGUNDA LEY DEL MOVIMIENTO DE NEWTON – FUERZA Y
ACELERACION – RAPIDEZ DE IMPACTO.

Aprobado por:
Ing. Maria C Bonfante
Director de Programa

Si mides el tiempo de caída de una pelota de tenis que parte del reposo desde una altura de 43.0 m
en aire (p. ej., desde el duodécimo piso de un edificio), verásque tarda en caer 3.5 s, es decir, más
que el tiempo teórico de 2.96 s. La razón es que la fricción del aire no es insignificante para la
mayoría de los objetos, incluidas las pelotas de tenis. Una gráfica real de la rapidez contra el tiempo
de caída se asemeja a la curva de la figura B.

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Fecha: Agosto 24 de 2012
Versión: 001

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SEGUNDA LEY DEL MOVIMIENTO DE NEWTON – FUERZA Y
ACELERACION – RAPIDEZ DE IMPACTO.

Aprobado por:
Ing. Maria C Bonfante
Director de Programa

En virtud de que la resistencia del aire reduce la aceleración con respecto a su valor teórico de 9.8 m/s2, la
rapidez de caída es menor que la rapidez teórica. La diferencia es pequeña al principio, pero crece a medida
que la resistenciadel aire se incrementa al aumentar la rapidez. La gráfica real de rapidez contra tiempo
adquiere una forma curva y se aleja de la recta teórica.
¿Hay alguna forma de trazar la curva real de rapidez contra tiempo, a partir de la distancia recorrida y el
tiempo de caída? Calcula el tiempo de caída teórico sin tomar en cuenta la resistencia del aire. La altura
desde la que se suelta el objeto...