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    CAIDALIBRE

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    JUAN SEBASTIAN VARGAS PEREZ
    Este documento describe un experimento para determinar la gravedad mediante el análisis del movimiento de caída libre de un objeto. Se utilizan dos métodos: en el primero, una escalera cae a través de un fotodetector conectado a un cronómetro, registrando los tiempos entre peldaños; en el segundo, un chispómetro marca una cinta a medida que cae un objeto. Los datos de posición vs. tiempo se ajustan a ecuaciones para una recta y una parábola cuadrática, permitiendo calcular la gravedad

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    JUAN SEBASTIAN VARGAS PEREZ
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    Este documento describe un experimento para determinar la gravedad mediante el análisis del movimiento de caída libre de un objeto. Se utilizan dos métodos: en el primero, una escalera cae a través de un fotodetector conectado a un cronómetro, registrando los tiempos entre peldaños; en el segundo, un chispómetro marca una cinta a medida que cae un objeto. Los datos de posición vs. tiempo se ajustan a ecuaciones para una recta y una parábola cuadrática, permitiendo calcular la gravedad

    Descripción original:

    CAida libre

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    Este documento describe un experimento para determinar la gravedad mediante el análisis del movimiento de caída libre de un objeto. Se utilizan dos métodos: en el primero, una escalera cae a través de un fotodetector conectado a un cronómetro, registrando los tiempos entre peldaños; en el segundo, un chispómetro marca una cinta a medida que cae un objeto. Los datos de posición vs. tiempo se ajustan a ecuaciones para una recta y una parábola cuadrática, permitiendo calcular la gravedad

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    Este documento describe un experimento para determinar la gravedad mediante el análisis del movimiento de caída libre de un objeto. Se utilizan dos métodos: en el primero, una escalera cae a través de un fotodetector conectado a un cronómetro, registrando los tiempos entre peldaños; en el segundo, un chispómetro marca una cinta a medida que cae un objeto. Los datos de posición vs. tiempo se ajustan a ecuaciones para una recta y una parábola cuadrática, permitiendo calcular la gravedad

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    de 3

    Universidad del Valle

    Departamento de Física
    Experimentación Física I
    Taller 4

    DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD ANALIZANDO LA CAIDA LIBRE

    OBJETIVO: Analizar el movimiento de caída libre de un objeto determinando la


    aceleración gravitacional.

    Materiales y equipos requeridos.

     Escalera: objeto a dejar caer.


     Fotodetector.
     Cronómetro programable ASLAB.
     Chispómetro
     Cinta termosensible
     Cinta métrica

    CONSIDERACIONES TEÓRICA:
    En general, un cuerpo que se mueva a lo largo de una recta a aceleración constante cumple
    con la siguiente relación:

    X = Xo + Vxot + axt2/2 (1)

    Siendo X la posición en cualquier tiempo t, Xo la posición inicial o en t = 0 y ax la


    aceleración constante. Si el movimiento es a lo largo del eje Y o del eje Z, se tendrán
    relaciones similares.

    En el caso de la caída libre el movimiento es vertical (en Y) y la aceleración es hacia abajo


    o sentido negativo del eje Y con una magnitud aproximada g = 9,8 m/s2. La ecuación 1
    vendría dada en este caso por:

    Y = Yo + Vyot - gt2/2 (2)

    Donde el signo (-) indica que la aceleración gravitacional es en el sentido negativo del eje
    Y. Si tomamos en t = 0, Yo = 0, la ecuación (2) se reduce a:

    Y = Vyot - gt2/2 (3)


    PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL (Organice sus datos en forma ordenada y clara)

    PRIMER PROCEDIMIENTO: Toma de datos con la escalera y el ASLAB.

    Como se observa en la figura 1, una escalera se deja caer a través de una fotocelda que
    envía señales al ASLAB, donde se almacenan los tiempos entre la primera interrupción del
    haz por medio del primer peldaño e interrupciones sucesivas debido a los otros peldaños.

    En nuestro caso tendríamos 11 tiempos almacenados y una distancia de 1,6 cm entre


    peldaño y peldaño (confirme el valor de esa distancia).
    Utilice el modo GitterFence 2 o rejilla 2 del ASLAB y escoja en los pasos sucesivos 5
    decimales y 11 memorias. No olvide antes de iniciar cada medición usar el modo de
    borrado de memoria.

    Escalera

    Fotocelda

    ASLAB

    Figura 1. Esquema ilustrativo del montaje experimental con la escalera y sus principales
    elementos.

    Aplicación Mínimos Cuadrados (Con Excel):


    Lienalice la ecuación 3 y ajuste los datos a una recta (polinomio grado 1).
    Ajuste los datos de Y vs. t a un polinomio grado 2, según la ecuación 3.

    ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS:

    Qué puede concluir de los resultados de los coeficientes de cada ajuste?


    Qué puede concluir del resultado de la gravedad?
    SEGUNDO PROCEDIMIENTO: Toma de datos con el chispómetro

    Figura 2: Esquema ilustrativo del montaje experimental con el chispómetro.

    Por medio de un chispómetro, como el mostrado en la figura2, se marca una cinta


    termosensible (ver figura 3) a medida que un objeto cae, quedando marcados puntos en ella
    correspondientes a los diferentes desplazamientos.
    El chispómetro funciona a una frecuencia de 60 Hz es decir entre punto y punto transcurre
    un tiempo de 1/60 de segundo.

    Figura 3. Esquema de la cinta termosensible marcada por el chispómetro.

    En particular para esta práctica se recomienda dividir el número de puntos por 10. Este
    cociente nos dará el número de puntos que agruparemos para obtener cada desplazamiento
    y su respectivo tiempo.

    Aplicación Mínimos Cuadrados (Con Excel):


    Lienalice la ecuación 3 y ajuste los datos a una recta (polinomio grado 1).
    Ajuste los datos de Y vs. t a un polinomio grado 2, según la ecuación 3.

    ANALISIS DE DATOS Y RESULTADOS:


    Qué puede concluir de los resultados de los coeficientes de cada ajuste?
    Qué puede concluir del resultado de la gravedad?

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