Gu a

ESCUELA DE FÍSICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLÍN
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA N° 5

TEMA : CAÍDA LIBRE

OBJETIVO GENERAL
• Determinar el valor de la aceleración de la gravedad en la ciudad de Medellín.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Estudiar un movimiento uniformemente variado (MUV).
• Aprender a realizar regresiones cuadráticas.
• Interpretar gráficos provenientes de datosexperimentales.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

1.1 MOVIMIENTO LINEAL UNIFORMEMENTE VARIADO
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 un cuerpo cambia su posición medida respecto
al sistema de referencia. La aceleración es el ritmo con que cambia la velocidad. La velocidad y la
aceleración sonlas dos principales cantidades que describen cómo cambia la posición de un cuerpo
en función del tiempo.
Un movimiento lineal uniformemente variado es aquél en el que un móvil se desplaza sobre una
trayectoria recta y está sometido a una aceleración constante. Esto implica que para cualquier intervalo
de tiempo, la aceleración del móvil tendrá siempre el mismo valor, porque las distancias aumentano
disminuyen proporcionalmente por cada intervalo consecutivo, de manera que la variación de la
velocidad es igual en el mismo intervalo de tiempo.

1

1.2 CAÍDA LIBRE
La caída libre es un ejemplo de movimiento rectilíneo uniformemente variado, cuya aceleración es
producida por la atracción gravitacional entre la tierra y el cuerpo. Se dice que un cuerpo esta en caída
libre si, cuando desciendela única fuerza que actúa sobre el es su propio peso o por lo menos las
demás fuerzas son tan pequeñas que pueden despreciarse sus efectos. Las ecuaciones que describen
el movimiento de un cuerpo en caída libre están dadas por:

y

1 2
gt  V0 y t  y0
2

(1a)

Vy  g t  V0 y

(1b)

donde y 0 es la altura inicial, V0y es la velocidad inicial y g es la aceleración producida por la
gravedad. Lossignos de cada término dependerán del sistema de referencia escogido.
Los experimentos realizados por galileo demuestran que cuando los cuerpos caen libremente, lo hacen
siempre con la misma aceleración sin importar su tamaño o peso lo cual será una de las ideas que
comprobaremos en el desarrollo del laboratorio. Para el estudio de este movimiento se plantea un
modelo ideal que desprecia losefectos debido a la rotación de la tierra y considera distancias de caída
pequeñas en comparación con el radio de la tierra obteniendo una magnitud para la aceleración
constante.

2. TRABAJO PRÁCTICO

2.1 DESCRIPCION DE LA EXPERIENCIA
La fotocompuerta fue diseñada para detectar los cambios en la intensidad de luz que recibe un
sensor, es decir cuando el sensor para de estar iluminado a estar enoscuridad y viceversa. Cuando se
presenta uno de estos cambios se genera una señal de voltaje que es enviada a la tarjeta de sonido
del computador y con ayuda del software Sonoscopio Virtual se grafican los cambios de voltaje en
función del tiempo. Al analizar esta señal pueden medirse intervalos de tiempos causados por eventos
que suceden muy rápidamente, es decir la fotocompuerta se convierte en uncronometro de alta
precisión.
Cuando una regla-cebra pasa a través de la fotocompuerta se despliega en el Sonoscopio Virtual
una señal compuesta por varios picos, cada uno de ellos es el resultado de las repetidas
interrupciones que hacen las franjas oscuras/brillantes de la regla-cebra al haz de luz. Esta señal
permite medir los instantes para diferentes posiciones del centro de masa de laregla-cebra

2

(“partícula en caída libre”). Experimentalmente se tomaran los datos de posición de la regla y del
tiempo que tarda en realizar cada desplazamiento y finalmente se graficaran ( y vs t )
Los datos obtenidos pueden modelarse (mediante una regresión cuadrática de y vs t ) en una
ecuación de la forma:

y = a x2  b x  c

(2)

Comparando término a término las ecuaciones (1a) y (2) que...