ACELERACION DE LA GRAVEDAD. CAIDA LIBRE. (SENSOR DE FOTOPUERTA Y LÁMINA OBTURADORA).

Transcripción

1 ACELERACION DE LA GRAVEDAD. CAIDA LIBRE. (SENSOR DE FOTOPUERTA Y LÁMINA OBTURADORA). Traducción del Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 5. Teacher s Guide Volumen 1. Pág. 53. Student Workbook Volumen 1. Pág. 35 Concepto Data Studio Science Workshop (Mac) Science Workshop (Mac) Movimiento Lineal PO5Free Fall.ds P06 Free Fall Picket Fence P06_FALL.SWS Equipos Requeridos: Sensor de Foto puerta (CI-6742) 1 Lámina Obturadora 1 Base y soporte 1 OBJETIVOS Utilizar el sensor Fotopuerta para medir el movimiento de un objeto en caída libre. Utilizar el software Data Studio para determinar la aceleración de la caída de objetos. Comparar los resultados de la pantalla de la tabla con los resultados de la gráfica. Comparar el valor de la aceleración del objeto que cae con el valor aceptado. TEORÍA Despreciando la resistencia del aire, un objeto cae una distancia proporcional al cuadrado del tiempo. Galileo fue el primero en obtener una relación matemática entre la distancia y el tiempo. Afirmó que para un lugar determinado en la Tierra, todos los objetos caen con la misma aceleración uniforme. Esta aceleración se conoce comúnmente como la aceleración de la gravedad, y se le da el símbolo g. Este valor es aproximadamente g = 9,8 m/seg 2. Caída de una "Lámina Obturadora" (una tira de plástico transparente con velocidad uniforme entre bandas opacas) a través de un sensor de Fotopuerta: Cada banda opaca en la "Lámina Obturadora" bloquea la señal del sensor de Fotopuerta y el tiempo de un bloqueo a la siguiente se vuelve cada vez más corto. Conociendo la distancia entre el borde inferior de una banda opaca hasta el borde inferior de la banda opaca siguiente, el programa Data Studio calcula la velocidad media de la "Lámina Obturadora" por el movimiento de una banda a otra. La pendiente de la gráfica de la velocidad media en función del tiempo da la aceleración de la caída de objetos. Predicción: A continuación dibuje una predicción del gráfico velocidad vs de tiempo de un objeto en caída libre.

2 PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO. 1. Conecte la interface del ScienceWorkshop al computador, encienda la interface y encienda el computador. 2. Conecte el plug de la Fotocompuerta al canal digital 1 de la interface. 3. En la pantalla principal, haga un clic en Data Studio para abrir el archivo, a continuación aparecen cuatro opciones, escoja Crear Experimento y realice un doble clic. Puede visualizarse en la pantalla del computador una fotografía del Scienceworkshop. Haga un clic en la línea de Canal 1 para añadir el sensor. Línea de canales En la pantalla se despliega una ventana para escoger el Sensor Digital. Para esta práctica, seleccione la opción Fotopuerta y lámina obturadora y haga un clic en aceptar.

3 PARTE II: CALIBRACIÓN DEL SENSOR Y CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO. No es necesario calibrar el sensor. 1. El programa supone 5 centímetros (0, 05 m) de espacio -de punta a punta-, entre la separación del borde inferior de una banda opaca y el borde inferior de la banda opaca siguiente en la "lámina obturadora". Para cambiar la configuración predeterminada a otro valor, haga doble clic en el Fotopuerta y Lámina Obturadora, luego hacer clic en la ventana Constantes. Introduzca el valor correcto para la separación de las bandas opacas en su Lámina Obturadora. Haga clic en Aceptar para regresar a la ventana de configuración del experimento. PARTE IIIA: TOMA DE DATOS. 1. Antes de grabar los datos para su posterior análisis, practique con la Fotopuerta y la Lámina Obturadora. Se recomienda que un viejo artículo de ropa, muestra de alfombra, o un pedazo de cartón se coloque en el suelo directamente debajo de la Fotopuerta, para que la lámina obturadora tenga un suave lugar para aterrizar y así no se deteriore con facilidad. 2. Cuando todo esté listo, inicie la grabación de datos. Sostenga la lámina obturadora en un extremo entre el pulgar y el dedo índice para que el borde inferior la lámina obturadora esté justo por encima del haz de luz de la Fotopuerta.

4 3. Deje caer la lámina obturadora verticalmente a través de la Fotopuerta. La grabación de datos se inicia cuando el haz de luz de la Fotopuerta incida en la primera área transparente. Detener la grabación una vez que la lámina obturadora ha pasado totalmente a través de la Fotopuerta. ANALIZANDO LOS DATOS 1. Configura tu pantalla el gráfico que muestra los valores de la velocidad en función del tiempo. 2. Examinar el tramo de la velocidad en función del tiempo en la gráfica. Si es necesario, ajustar la escala del gráfico para ajustar los datos, haciendo clic en el ícono optimizar. Determine la pendiente de la recta más ajustada de la velocidad en función del tiempo, haciendo clic en Herramientas de Ajuste. Optimizar escala Herramienta de Ajuste Sugerencia: Seleccione "Ajuste lineal del menú 4. Utilice la tabla aceleración-tiempo. Seleccione los valores de la medición y haga clic derecho y seleccione Estadística para determinar la "Media" de la aceleración.

5 5. Anote el valor de la media de la aceleración, y la pendiente de la velocidad en función del tiempo POST-LABORATORIO g gráfico: g tabla: 1. Puede un objeto tener cada vez mayor velocidad y una aceleración constante? Puede la velocidad de un objeto ser cero en el mismo instante que su aceleración no es cero? 2. Compare la pendiente del gráfico velocidad vs tiempo con el valor aceptado de la aceleración de un objeto en caída libre (g = 9,8 m/seg 2 ). Use el error relativo porcentual. 3. Compare el valor medio de la aceleración obtenida de la tabla con el valor aceptado de la aceleración de un objeto en caída libre (g = 9,8 m/seg 2 ). Use el error relativo porcentual. 4. Qué factores cree usted que puede hacer que el valor experimental sea diferente al valor aceptado?