laboratorio de caida libre

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN
ESCUELA DE FÍSICA
LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA
PRÁCTICA: “CAÍDA LIBRE” –MEDIDA DE LA ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD-



FUNDAMENTO TEÓRICO:

Marco de referencia y sistema de coordenadas.
Movimiento Uniformemente Variado.
“Caída libre”.
Regresión cuadrática.

TRABAJO PRÁCTICO:


El montaje para la realización de la práctica se ilustraen la figura 1.


Figura 1

La fotocompuerta se conecta al PC de la siguiente forma: una terminal a un puerto USB (para alimentar eléctricamente el Diodo Emisor de Luz –LED-) y la otra terminal a la entrada del micrófono (para entrar la señal de respuesta al PC).
Activar el Sonoscopio Virtual de la plataforma software PhysicsSensor.
Atender la explicación del profesor o del monitor sobreel manejo de este sistema hardware-software.

Al dejar caer una regla-cebra a través de la fotocompuerta se despliega en el sonoscopio virtual una señal similar a la de la figura 2, donde los picos mostrados son el resultado de las repetidas interrupciones que hacen las franjas oscuras de la regla-cebra al haz de luz. Esta señal permite medir los instantes para diferentes posiciones del centrode masa de la regla-cebra (“partícula en caída libre”).


Figura 2

Definir como marco de referencia el laboratorio y como sistema de coordenadas el eje Y apuntando hacia abajo. Considerar que el instante corresponde al momento en el cual la regla-cebra comienza a atravesar el haz de luz y la posición de su centro de masa, en ese instante, es el origen de coordenadas (). Por lo tanto, laposición del centro de masa en cualquier instante se expresa como,

[1]
Demostración:

Como:





Además,






Entonces tenemos que la aceleración del sistema esta expresada por:




Integrando:




Entonces:








Siendo la velocidad inicial del centro de masa yla aceleración de gravedad (su valor convencionalmente verdadero en la ciudad de Medellín se tomará: 9,78 m.s-2).

Dejar caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta y observar la señal correspondiente en el sonoscopio (el software da la opción de guardar los datos por si es necesario un análisis posterior de los mismos). Mediante un análisis de ésta, obtener los datos para llenar las dosprimeras columnas en blanco de la tabla 1. Repetir la caída de la regla-cebra (garantizar que se dejo caer desde la misma posición) otras 4 veces y terminar de llenar la tabla 1. Posteriormente, llenar también la tabla 2.

Tabla 1:


y (m)
EVENTO 1
EVENTO 2
EVENTO 3
EVENTO 4
EVENTO 5
PROMEDIO


t (s)
t (s)
t (s)
t (s)
t (s)
t (s)
Posición 1
0,000
0,0000
0,0000
0,0000
0,00000,0000
0,0000
Posición 2
0,010
0,0181
0,0185
0,0173
0,0181
0,0196
0.0183
Posición 3
0,020
0,0320
0,0330
0,0312
0,0320
0,0347
0.0326
Posición 4
0,030
0,0440
0,0450
0,0432
0,0439
0,0470
0.0446
Posición 5
0,040
0,0550
0,0560
0,0536
0,0544
0,0578
0.0554
Posición 6
0,050
0,0640
0,0660
0,0632
0,0644
0,0678
0.0651
Posición 7
0,060
0,0740
0,0748
0,0725
0,07320,0767
0.0742
Posición 8
0,070
0,0820
0,0829
0,0806
0,0813
0,0848
0.0823
Posición 9
0,080
0,0900
0,0906
0,0883
0,0891
0,0929
0.0902
Posición 10
0,090
0,0970
0,0983
0,0956
0,0964
0,1002
0.0975
Posición 11
0,100
0,1050
0,1052
0,1025
0,1033
0,1076
0.1047
Posición 12
0,110
0,1110
0,1118
0,1091
0,1099
0,1141
0.1112
Posición 13
0,120
0,1170
0,1184
0,11570,1164
0,1207
0.1176
Posición 14
0,130
0,1230
0,1245
0,1218
0,1226
0,1268
0.1237
Posición 15
0,140
0,1300
0,1303
0,1276
0,1284
0,1326
0.1298


Tabla 2:

PROMEDIOS
t (s)
y (m)
∆t (s)
∆y (m)
0,0000
0,000
0,0004
0,001
0.0183
0,010
0,0009
0,001
0.0326
0,020
0,0014
0,001
0.0446
0,030
0,0015
0,001
0.0554
0,040
0,0017
0,001
0.0651
0,050
0,0019
0,001...