El estado normal del movimiento de un objeto en el espacio, bajo la influencia gravitatoria de un cuerpo central, tal como la tierra implica que se encuentre en caída libre; un satélite artificial, más allá de la l a atmosfera también está en caída libre. Un astronauta en un vehículo se encuentra en caída libre, no tendrá peso aparente y experimental. En el vacio todos todos lo cuerpos, cuerpos, con independencia de su forma o de su masa, masa, caen caen con idéntica aceleración aceleración en un lugar determinado próximo próximo a la superficie superficie terrestre. El moviente de caída libre es un movimiento uniforme acelerado, es decir, la aceleración instantánea es la misma en todos los puntos del recorrido y coincide con la aceleración medida, y esta aceleración de la gravedad (en la tierra g=9.8m/s); Galileo, fue el primero en demostrar experimentalmente experimentalmente que, sise desprecia desprecia la resistencia que ofrece el aire, todos los cuerpos cuerpos caen hacia la tierra con la misma aceleración. aceleración.
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Estudio de la caída libre de los cuerpos: Comprobación de las leyes del MRUA y Determinación de la aceleración de la gravedad. Calcular la aceleración de la gravedad usando el sistema data estudio Verificar que la aceleración de caída de un cuerpo no depende de su masa. Realizar un análisis grafico de los parámetros registrados por los sensores. Verificar la relación entre distancia de caída con el tiempo empleado. Verificar las relaciones cinemáticas que gobiernan el movimiento de un proyectil. Determinar la relación entre ángulo de disparo y alcance máximo. Determinar la velocidad de lanzamiento.
Como la única fuerza que actúa sobre el proyectil es su propio peso, la segunda ley de newton en forma de componentes rectangulares, indica que la
componente horizontal de la aceleración es nula, y la vertical está dirigida hacia abajo y es igual a la de caída libre, entonces:
En virtud de la ecuación 1, concluye que el movimiento puede definirse como una combinación del movimiento horizontal a velocidad constante y movimiento vertical uniformemente acelerado.
Movimiento de caída libre sabemos que un cuerpo que cae a tierra lo hace a una aceleración aproximadamente constante, esto debido a factores como la resistencia del aire y la ligera variación de la gravedad con la altura. Ecuaciones para la caída libre
Galileo fue el primero en determinar esto asegurado además que la distancia recorrida en la caída de un objeto es proporcional al cuadrado del tiempo empleado. Para analizar los datos recolectados en la medición de la caída de un cuerpo, será necesario utilizar las siguientes relaciones cinemáticas de posición y velocidad.
Para determinar el grado error corresponde encuentras mediciones utilizaremos el valor de la gravedad establecida a nivel del mar y sobre el ecuador (980 m/s2)
En este caso se lanza un objeto con cierto ángulo de elevación respecto a un plano horizontal de referencia, tal como se ve en la figura 1; la velocidad en el punto origen o de inercia su recorrido está representado por el vector velocidad inicial), en este punto hacemos por conveniente t = 0, luego designamos el ángulo como β, de modo que se puede descomponer la velocidad inicial en una componente horizontal β Puesto que la aceleración horizontal es nula tal como se ve en al ecuación 1 , la componente horizontal Vx de la velocidad permanece constante durante el movimiento, para cualquier instante posterior t mayor que 0
Vx = VoCOS β……………….………………………………(2)
Como la aceleración vertical Ay es igual a – g. la velocidad vertical Vy para todo instante de tiempo será.
Vy = Vosen β – gt………………………………………………(3)
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Computadora personal Programa data estudio instalado interface science Equipo de caída libre Timer switch Sistema lanzador de proyectiles Accesorio para tiempo de vuelo Adaptador para foto puerta Esferas de acero o plástico Papel carbón, papel bond. Soporte con pinzas, cinta métrica.
verificar la conexión e instalación de interface. - ingresar al software data estudio y seleccionador crea experimentos. - seleccionar el accesorio para tiempo de vuelo y time switch, de la lista de sensores y efectuar la conexión, usando los cables para transmisión de datos. - efectué la configuración del temporizador, para el time switch y el accesorio para el tiempo de vuelo
- adicione un medidor digital a los datos recogidos por el temporizador, en el se registra el tiempo de cada. - efectué el montaje de dispositivos y accesorio tal como se muestra en la figura.
a) pulse el time switch para liberar la esfera del pvc suspendida al inicio. b) Anote el tiempo de caída mostrado en el medidor digital. c) Empleando la ecuación(5) calcule la magnitud de la gravedad en m/s2 d) Con el valor obtenido previamente y utilizando la ecuación (6), calcule el valor de la velocidad final de caída e) Anote sus resultados en la tabla (1). Numero de 1 medición Longitud de caída Tiempo de caída Aceleración de la gravedad Velocidad de caída libre
2
3
4
5
6
7
8
9
10
análisis Aceleración media
Valor teórico
9.8
Error
Absoluto
Porcentual
Estadísticas
Media
Desviación
Tiempo promedio
- verificar la conexión e instalación de la interface. - ingresar al programa data estudio y seleccionar crear experimento. - seleccionar el accesorio para el tiempo de vuelo y foto puerta de la lista de sensores y efectuar la conexión usando lo cables para transmisión de datos, de acuerdo a lo indicado por data estudio. - efectué la configuración del temporizador, para la compuerta y el accesorio de vuelo, tal como se aprecia en la figura. - adicione un medidor digital a las demás recogidos por el temporizador, en el se registrara el tiempo de vuelo. - efectué el montaje de dispositivos y accesorio tal como se muestra en la figura.
a) Verifique la elevación angular del tubo lanzador b) Inserte con ayuda del tubo atacador la esfera de plástico o acero, en la primera o segunda posición de comprensión del resorte según sea el caso.
c) Verificar la foto puerta, esta debe coincidir con la dirección del accesorio para tiempo de vuelo. d) Pulsar el botón inicio e) Tirar suavemente del cable que activa el disparador f) Verificar el punto de alcance máximo correspondiente; de ser necesario ajuste la distancia de ubicación del accesorio para tiempo de vuelo. g) Anote el valor del alcance máximo (foto puerta al punto del impacto en el plato), el tiempo de vuelo yel Angulo empleado; realice esta operación tres veces y tome el promedio. h) Varié la posición angular aumentando cinco grado cada vez. Tabla de datos registrados para alcance máximo y Angulo de tiro, usando la esfera de plástico.
Angulo de tiro (rad)
Alcance máximo promedio(m)
Tiempo de vuelo promedio(s)
0.087(5) 0.175(10) 0.262(15) 0.349(20) 0.436(25) 0.524(30) 0.611(35) 0.698(40) 0.785(45) 0.873(50)
¿Qué factores pueden causar las diferencias entre el valor obtenido y el valor comúnmente aceptado para la aceleración gravitacional a nivel mar? El factor de la presión atmosférica y el aire intervienen mucho en este caso.
¿la fuerza de fricción juega un papel importante en este experimento? La fuerza de fricción intervine un poco a la hora de ser lanzado al inicio hay una fricción mínima.
¿Cuál diría que es la relación que liga el tiempo de recorrido con la distancia total de causa?, exprese Ud. La ecuación considerando la siguiente proporcionalidad correspondiente y señale cual es su significado?
Si lanzáramos un cuerpo verticalmente hacia arriba, alcanzara una altura máxima y después caerá, ¿tanto la fase de ascenso como la de descenso son de caída libre? La fase de ascenso subirá con una velocidad has que sea 0 después caerá ya que se ejerce la gravedad entonces podemos decir que si es una caída libre.
Utilice la ecuación (31) para elaborar una grafica posición vs tiempo para la caída libre, calcule la pendiente de esta grafica para t =0.01seg. ¿Qué unidades tiene?, ¿Qué significado físico tiene este valor?
En el espacio ¿existe la gravedad?, justifique su respuesta. En el espacio o universo la gravedad llega a ser cero ya que la gravedad de cada planeta no es de gran magnitud
¿Cuál es la incertidumbre en nuestra medición experimental de la gravedad? No hay ninguna incertidumbre ya que la gravedad está establecida en la superficie de la tierra
¿esta Ud. Conforme con el valor experimental obtenido por la Aceleración?, justifique su respuesta.
Si estoy de acuerdo con el valor experimental pero la diferencia es mínima ya que al principio existe un rozamiento que actúa ya que por eso puede variar la aceleración.
Si los frenos de un automóvil son capaces de crear una aceleración retardatriz de 17m/s2, si tu vas a 85km/h y de repente ves un policía de transito, ¿Cuál es le tiempo mínimo en el que tu te puedes bajar la velocidad a 55km/h?
Un avión en vuelo horizontal a una altura de 300m y una velocidad de 60m/s, deja caer una bomba. Calcular el tiempo que tarda en llegar al suelo, y el desplazamiento horizontal de la bomba.
Señale y clasificar las fuentes de error en este experimento. A la hora de jalar el galito puede haber un movimiento que varíe el ángulo en se esté trabajando. También hay que tomar en cuenta en viento en contra o a favor
¿se cumple el principio de independencia de movimiento, para las esferas lanzadas? El movimiento independiente para las diferentes esferas lanzadas se cumple ya que cada una es lanzada a diferentes ángulos y varían los datos
Demostrar que un Angulo de 45° da el máximo alcance horizontal. Un ángulo de 45º siempre va ha tener un alcance máximo ya que es el punto medio de 90º grados.
Encontrar el ángulo de disparo para el cual, el alcance horizontal es igual a la máxima altura del proyectil. El ángulo seria de 15º grados la cual es probable a la altura de un proyectil
¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre el proyectil después de haber sido lanzado? Muestre su respuesta en un diagrama. Todo depende de las condiciones que lo impongas al problema, el peso del cuerpo es una, que no puedes ignorar nunca. Formas de interacción de la materia: - interacciones nucleares fuertes, - interacciones nucleares débiles, - electromagnetismo y - gravitación.
¿Cómo se determinaría la velocidad inicial de una bala si solo dispone de una cinta métrica? Tendríamos que tener dos parámetros como es la distancia de recorrido y el tiempo del recorrido para ver la velocidad inicial.
¿Qué es una curva balística? Explicar detalladamente. La trayectoria balística es la trayectoria de vuelo que sigue un proyectil sometido únicamente a su propia inercia y a las fuerzas inherentes al medio en el que se desplaza, principalmente la fuerza gravitatoria. La ciencia que estudia los fenómenos balísticos en general se denomina « Balística». La balística exterior estudia la trayectoria balística bajo diversas condiciones. Cuando sobre el proyectil tan solo actúa la gravedad, la trayectoria balística es una parábola. Sin embargo, la presencia de otras fuerzas, tales como la resistencia aerodinámica (atmósfera), la fuerza de sustentación, la fuerza de Corcioles (efecto de la rotación terrestre), etc. Hace que la trayectoria real sea algo diferente de una parábola.
¿a que se denomina visual de puntería?, hacer un esquema explicativo de cómo apuntar con un arma de fuego para batir el blanco. Visual de puntería se denomina la alineación de la vista al blando a disparar
Objeto disparado con un ángulo inicial una trayectoria parabólica.
desde un punto
que sigue
¿a que se denomina parábola de seguridad? La parábola de seguridad delimita dos zonas, la batida en la cual cualquier objetivo puede ser alcanzado con dos ángulos de tiro, de la no batida (Δ<0) que es inalcanzable con la velocidad inicial del proyectil. En la zona batida si el objetivo se alcanza con un ángulo inferior a 45º se habla de tiro r asante, en caso contrario de tiro por elevación.
¿Qué es y cómo se origina el efecto de desvió lateral de un proyectil?
El presente trabajo que se ha realizado es de informar al docente de laboratorio los experimentos realizados en el laboratorio de física. Comprobando las ecuaciones de movimiento parabólico y caída libre y los errores, pero no son de mucha varianza; ya que estos temas son de mucha i mportancia para el quehacer del ser humano, y respectivamente damos reconocimiento de los equipos y materiales para los dos experimentos. Espero que el docente pueda leerlo, que para mi seria de mucha conveniencia y para que pueda dar sus observaciones en los errores cometidos y posteriormente corregirlo y así fortalecer mis conocimientos ya que el presente informe se a hecho de la mejor manera posible.
