Temas Introducción Experimento: Medida de la gravedad mediante el análisis de la caída libre de un cuerpo.

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Juan Luis Vera Santos
hace 6 años
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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE CIENCIAS-ESCUELA DE FÍSICA MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES CURSO: ENSEÑANZA DE LA FÍSICA MECÁNICA- PRÁCTICA # : MUV CAÍDA LIBRE- Diego L. Aristizábal R. Profesor asociado con tenencia de cargo, Escuela de Física de la Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Agosto de 04 Temas Introducción Experimento: Medida de la gravedad mediante el análisis de la caída libre de un cuerpo. Introducción En el módulo # se desarrolló la teoría básica para analizar gráficamente la cinemática del movimiento rectilíneo. En esta práctica mediante el uso del celular (o la Tablet) como datalogger y del software PhysicsSensor se verificará experimentalmente las ecuaciones básicas obtenidas en dicho módulo. Experimento: Medida de la gravedad mediante el análisis de la caída libre de un cuerpo Objetivo general: Medir la gravedad en la ciudad de Medellín a través del análisis de la cinemática de un cuerpo en caída libre empleando el teléfono celular como datalogger. Objetivos específicos: Estudiar la cinemática de un cuerpo en caída libre a través de un análisis gráfico. Reportar correctamente los datos y resultados experimentales. Aprender a manejar el teléfono celular como un datalogger mediante el uso PhysicsSensor. Fundamento teórico: Marco de referencia y sistema de coordenadas. Movimiento Uniformemente Variado. Caída libre. Regresión cuadrática. Procedimiento: Conectar el cable adaptador al dispositivo móvil (celular o Tablet con ANDROID), Figura.

Observar que para alimentar el LED de la fotocompuerta su terminal USB se conecta a la

2 Figura Conectar la fotocompuerta al dispositivo móvil a través del cable adaptador, Figura. Observar que para alimentar el LED de la fotocompuerta su terminal USB se conecta a la red eléctrica usando un adaptador de 5 V. Figura Abrir el software PhysicsSensor y seleccionar el paquete Sonoscopio Virtual. Para tomar la medidas seleccionar el MODO, Figura 3.

3 Figura 3 Se utilizarán dos variaciones experimentales para medir la aceleración de la gravedad: Método. Usando la regresión cuadrática de los datos y vs t.

3 3 Figura 3 Se utilizarán dos variaciones experimentales para medir la aceleración de la gravedad: Método. Usando la regresión cuadrática de los datos y vs t. El resultado de la regresión se compara con la expresión, y = y 0 + V0y t + gt Para obtener el valor de g. Método. Midiendo la velocidad instantánea en dos posiciones separadas una distancia h fija. Se emplea la expresión, g = V - V h para obtener el valor de g.

Implementación del método Dejar caer la regla-cebra (la que se usa en esta guía tiene 9 cebras separadas de a cm) a través de la fotocompuerta, Figura 4.

4 Implementación del método Dejar caer la regla-cebra (la que se usa en esta guía tiene 9 cebras separadas de a cm) a través de la fotocompuerta, Figura 4. 4 Figura 4 Escoger como marco de referencia el laboratorio y como sistema de coordenadas el eje Y apuntando hacia abajo y asumiendo que su origen coincide con la posición del centro de masa de la regla en el instante en que la primera ranura de ésta atraviesa el haz de luz de la fotocompuerta. Mediante un análisis del sonograma obtenido, Figura 5 llenar la Tabla para la posición del centro de masa. En primera instancia el sonograma aparece como el de la Figura 5-a (se usó una regla con 9 ranuras) y mediante cambio de escala se puede llevar a la forma 5-b que permite su lectura. La interpretación para realizar la lectura se insinúa en las Figuras 6 y 7.

5 5 Figura 5 Figura 6

6 Figura 7 Tabla : En el reporte del tiempo se guardaron más cantidad de cifras que las cifras significativas con el fin de no perder precisión los cálculos para la

6 6 Figura 7 Tabla : En el reporte del tiempo se guardaron más cantidad de cifras que las cifras significativas con el fin de no perder precisión los cálculos para la regresión. En el reporte final deben ajustarse y (m) t (s) u y (m) u t (s) Posición 0,000 0, ,00 0,0005 Posición 0.,00 Posición 3 0,040 Posición 4 0,060 Posición 5 0,080

de Medellín. La gráfica y los resultados se despliegan de la forma ilustrada en la Figura 8.

7 Continuación de la Tabla Posición 6 0,00 Posición 7 0,0 Posición 8 0,40 Posición 9 0,60 7 Usar PhysicsSensor para hacer una regresión cuadrática de y vs t (empleando los datos de la Tabla ) y obtener de la gráfica el valor de la aceleración de la gravedad en la ciudad de Medellín. La gráfica y los resultados se despliegan de la forma ilustrada en la Figura 8. Recordar que, y = y 0 + V0y t + gt [] Expresar correctamente el resultado y su porcentaje de error asumiendo la gravedad en la ciudad de Medellín igual a 9,78 m.s -.. Figura 8

8 Implementación del método Usar cinta pegante opaca para dejar habilitada sólo dos pares de ranuras contiguas de la regla-cebra, Figura 9. 8 Figura 9 Dejar caer la regla-cebra a través de la fotocompuerta, Figura 0. Figura 0

9 Usar el sonograma desplegado en el dispositivo móvil (tablet o celular), Figura (ya está escalado), para obtener el valor de las velocidades instantáneas V y V con que pasa por la fotocompuerta la regla cebra (o su centro de masa) cuando cada uno de los pares de ranuras disponibles la atraviesan. Usar las siguientes expresiones. L V = [] t L V = [3] t 9 Figura en donde L es el valor de la distancia entre las dos ranuras contiguas de cada uno de estos pares de ranuras, Figura 9, t y t los respectivos intervalos de tiempo que invierte el segmento de longitud

10 L de la regla entre las dos ranuras contiguas de cada uno de estos dos pares para atravesar la fotocompuerta. En el módulo # se mostró que en el MUV se cumple o V = V + a x - x [4] o Para el caso de caída libre tomando como marco de referencia el piso y como sistema de coordenadas el ilustrado en la Figura se obtiene para un cuerpo en caída libre, 0 Figura V = V + g y - y o V = V o + gh o Por lo tanto, V - V a = [5] h en donde V y V son las velocidades con las que la regla-cebra atraviesa la fotocompuerta y h la distancia entre los pares de ranuras, Figura 9. Empleando la expresión [5] calcular el valor de la aceleración de la gravedad. Dar el porcentaje de error asumiendo la gravedad en la ciudad de Medellín igual a 9,78 m.s -. FIN

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