CINEMÁTICA GUÍA DE LABORATORIO # 3 CAÍDA LIBRE. Contenido. Introducción Marco Teórico Actividades Motivadoras Materiales...

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2 Aaaaa CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 2 CINEMÁTICA GUÍA DE LABORATORIO # 3 CAÍDA LIBRE Contenido Introducción... 3 Marco Teórico... 4 Actividades Motivadoras... 5 Materiales... 6 Procedimiento... 7 Análisis de los Resultados... 8 Aplicaciones... 9 Enlaces de Apoyo Bibliografía Webgrafía... 12

3 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 3 Introducción El ejemplo más común de un cuerpo con aceleración casi constante es el de un cuerpo que cae en dirección a la Tierra. Se ha descubierto que en ausencia de la resistencia del aire, todos los cuerpos, independientemente de su tamaño o peso, caen con la misma aceleración en un mismo punto de la superficie terrestre; y si la distancia recorrida es pequeña comparada con el radio de la Tierra, la aceleración permanece constante durante la caída. Si se desprecia la resistencia del aire y la disminución de la aceleración con la altura, se tiene un movimiento idealizado llamado CAÍDA LIBRE, aunque el término incluye tanto el movimiento de ascenso como el de descenso vertical de los cuerpos. Video 1 Red Bull Stratos Enlace: Proyecto: Física con Simuladores 3

4 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 4 Marco Teórico Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la práctica de laboratorio: Marco de referencia. Posición, desplazamiento y trayectoria. Rapidez media, velocidad media y velocidad instantánea. Aceleración media y aceleración instantánea. Ley de gravitación universal. Video 2 Ley de la Caída de los Cuerpos Enlace: Proyecto: Física con Simuladores 4

5 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 5 Actividades Motivadoras 1. Un paracaidista salta de un helicóptero suspendido. Pocos segundos después, salta otro paracaidista y ambos caen a lo largo de la misma línea vertical. Si se ignora la resistencia del aire y se asume que ambos paracaidistas caen con la misma aceleración. La distancia vertical entre ellos permanece igual durante la caída? 2. En los últimos años, dejarse caer en caída libre se ha convertido para muchos en una forma de deporte y entretenimiento. Describa tres de estas actividades y la manera como la ingeniería ha intervenido para evitar las fuerzas gravitacionales. Video 3 Documental de Parques de Atracciones Aterradores Enlace: Proyecto: Física con Simuladores 5

6 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 6 Materiales Para desarrollar este laboratorio solamente necesitas una computadora con acceso a internet. Una vez conectado a la web, das clic en el siguiente enlace: SIMULADOR Allí encontrarás un simulador desarrollado por Salvador Hurtado Fernández y por medio del cual podrás observar de manera didáctica e interactiva el comportamiento de un cuerpo sometido a Caída Libre. Figura 1 Simulador Caída Libre Derechos de Autor: Proyecto: Física con Simuladores 6

7 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 7 Procedimiento 1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente. 2. Relaciónese con los controles del simulador el cual consiste en dejar caer un objeto desde lo alto de la torre Eiffel (aproximadamente 300 m). 3. Haga clic en el botón azul para iniciar la caída del objeto. 4. Registre los datos de tiempo obtenidos en los cronómetros para las diferentes alturas en la Tabla 1. Tiempo t (s) Tabla 1 Altura h (m)

8 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 8 Análisis de los Resultados 1. Con los datos de la tabla y apoyado en Excel realice la gráfica de Altura contra Tiempo, obtenga la respectiva ecuación que relaciona dichas variables: a. Qué tipo de curva se obtuvo? b. Qué relación existe entre Altura y Tiempo? 2. Según la ecuación obtenida a partir del grafica altura contra tiempo: a. Qué significado físico tiene la constante obtenida en la ecuación? b. Cuáles son sus unidades? 8

9 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 9 Aplicaciones 1. El valor teórico de la aceleración de la gravedad de un lugar situado a una altura H sobre el nivel del mar, está dado por: g = [1 + 9,81 2 H 6,37 x 10 6] m s 2 Consulte la altura sobre el nivel del mar y determine el valor teórico de la aceleración de la gravedad en Neiva. Con los dos valores encontrados determine el error porcentual asociado y analice las posibles fuentes de error. 2. Consulte sobre la Ley de Gravitación Universal y con ayuda del valor experimental de g determine un valor experimental para la Constante de Gravitación Universal. Determine el error porcentual asociado. 3. Una manzana cae de un árbol y llega al suelo en un segundo Cuál es su rapidez al llegar al suelo? Cuál es su rapidez promedio durante este segundo? A qué altura se encontraba la manzana antes de caer? 9

10 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 10 Enlaces de Apoyo 10

11 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 11 Bibliografía Bauer, W., & Westfall, G. (2014). Física para Ingeniería y Ciencias con Física Moderna (Segunda ed., Vol. 1). México D.F.: McGraw Hill Education. M., A., & Finn, E. J. (1995). Física. México D.F.: Addison-Wesley Iberoamericana. Resnick, R., Halliday, D., & Krane, K. S. (2001). Física (Cuarta ed., Vol. 1). México D.F.: Grupo Patria Cultural. Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). FÍSICA para ciencias e ingeniería (Novena ed., Vol. 1). México D.F.: Cengage Learning Editores. Tipler, P. A., & Mosca, G. (2006). Física para la ciencia y la tecnología (Quinta ed., Vol. 1). Barcelona: Reverté. Toledo López, P. H. (2010). Experimentos Virtuales de Física. Bogotá: Ediciones Fundación Universidad Central. Young, H. D., & Freedman, R. A. (2013). Física Universitaria (Décimo Tercera ed., Vol. 1). México D.F.: Pearson Educación de México. 11

12 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 12 Webgrafía

13 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 13 Para Reflexionar Una bala de cañón que pesa 100 o 200 libras, o incluso más, no llegará al suelo ni un palmo más lejos que una bala de Mosquete que pese sólo media libra, siempre y cuando ambos se dejen caer desde una altura de 200 codos GALILEO GALILEI ( ). Físico y Astrónomo Italiano. 13

14 CINEMÁTICA CAÍDA LIBRE 14 14