laboratorio de caída libre

PRÁCTICA Nº 2
CAÍDA LIBRE

2.1 Objetivos
2.1.1 Objetivo General
• Estudiar el movimiento en caída libre
2.1.2. Objetivos Específicos
• Determinar y validar la ecuación experimental del movimiento en caída libre.
• Determinar el valor de la aceleración de la gravedad.

2.2 Fundamento Teórico
Todos los cuerpos que se encuentran sobre la tierra, están sujetos a la atracciónque nuestro planeta ejerce. Entonces, si soltamos un objeto a cierta altura del suelo, inmediatamente caerá hacia el piso, este hecho se debe justamente a las fuerzas de atracción entre la tierra y dicho objeto.
A medida que el objeto se acerca al suelo, su velocidad va en aumento; esto quiere decir que el movimiento de los cuerpos debido a la atracción terrestre, es un movimiento variado.
Alser un movimiento variado, este movimiento tiene una aceleración constante. La aceleración que los cuerpos adquieren al estar sujetos a las fuerzas gravitatorias está en relación con la Ley de Gravitación Universal de Newton, que resumidamente señala:
* La fuerza F con que se atraen dos cuerpos de masa m1 y m2, separados una distancia r, está dado por la ecuación:
F = Gm1*m2
r2
Donde G es la constante de atracción universal de Newton.

Para el caso de un cuerpo de masa m situado en la superficie de la tierra, m1 es la masa de la Tierra MT, y m2 es la masa m; la distancia r que los separa, es el radio de la Tierra R. Entonces la ecuación toma la forma:
F= G MT mR2

Donde G = 6, 673* 10-11 Nm2 / kg
MT = 5, 98 * 1024 kg
R = 6, 378 * 106 m (en la línea del ecuador)
Además, si se considera que la fuerza gravitatoria F, comunica al cuerpo m una aceleración a dada por la ecuación F = ma, sustituyendo en la anterior ecuación:F= ma = G MT m simplificando a= G MT
R2 R2



Esta aceleración, que es debida a la atracción terrestre, se denomina aceleración gravitacional y se simboliza mediante la letra g, es decir:
g = G MTR2

Reemplazando valores y operando: g = 9,81 m/s2

Al depender, la aceleración de la gravedad, solamente de la masa de la Tierra y la distancia del objeto al centro de la Tierra; esta varía, por que la Tierra no es una esfera perfecta.
Es por eso que el valor de “g” varíe con la latitud:
LATITUD g m/s2 LATITUD g m/s20º 9,780 50º 9,811
10º 9,782 60º 9,819
20º 9,786 70º 9,826
30º 9,793 80º 9,831
40º 9,802 90º 9,832

También se debe tomar en cuenta que “g” varía también con la altura; y como esta relación es inversamente proporcional, sucedeque a mayor altura, el valor de “g”disminuye:
Por ejemplo, se tiene el valor de “g” a diferentes alturas a la latitud 45º
Altitud m g m/s2 Altitud m g m/s2
0 9,806 16 000 9,757
1 000 9,803 32 000 9,71
4 000 9,794 100 000 9,608 000 9,782 500 000 8,53

La ecuación obtenida, muestra también que la aceleración con que cae un objeto es independiente de su masa, entonces, todos los objetos en cercanías de la superficie de la Tierra, deberían caer con la misma aceleración; sin embargo esto no ocurre en la realidad.
Para explicar este fenómeno se debe considerar la presencia del aire. Tomando...