INFORME DE LABORATORIO VI: CAÍDA LIBRE.

LABORATORY RESPORT VI: FREE FALL.

Cuesta Lemus Daniela1, Diaz López Lina1, Acosta Valderrama Jhostin1, Diaz Buitrago Nicolas1.
1
Estudiantes de Ingeniería Industrial.
Oscar Antonio Valero Carvajal2
2
Docente de Física 1: Mecánica Newtoniana.
Universidad Distrital Francisco José de Caldas.
lmdiaz@correo.udistrital.edu.co

RESUMEN
El presente informe constituye la sexta práctica de laboratorio propuesta en el semestre en curso, la cual
tiene como fundamentación el desenvolvimiento de los estudiantes de Ingeniería Industrial de la
Universidad Distrital Francisco José de Caldas en temáticas relacionadas con el movimiento de caída libre
dado por tres masas de peso diferente a una altura Y sin alteraciones, lanzadas desde un punto inicial con
velocidad nula llegando a un punto final con una velocidad y un tiempo determinado para cada uno de los
tres casos, desenvolviendo la idea de Galileo (1590) en la que afirmaba que los cuerpos sin importar, su
peso, tamaño o forma caían al mismo tiempo si tenían una altura y determinada no cambiante, y por tanto
su velocidad final era la misma, refutando así la idea de Aristóteles, cabe resaltar que para esta condición
se ignora los rozamientos del aire los cuales si afectan esta idea probada por Galileo, es así como todos los
objetos sin rozamiento alguno caen con la misma aceleración, esta aceleración es la aceleración de la
gravedad, que en Bogotá equivale a 9,78 m/s2, mostrada en Tracker (software interactivo) como la pendiente
de la recta dada por la gráfica velocidad vs tiempo del objeto a estudiar.
Palabras clave: Movimiento, caída libre, tiempo, velocidad, aceleración de la gravedad.

ABSTRACT
This report constitutes the sixth laboratory practice proposed in the current semester, which is based on the
development of Industrial Engineering students from the Francisco José de Caldas District University in
topics related to the free fall movement given by three masses of different weight at a height Y without
alterations, launched from an initial point with zero speed reaching an end point with a speed and a certain
time for each of the three cases, developing the idea of Galileo (1590) in which he stated that bodies,
regardless of their weight, size or shape, fell at the same time if they had a non-changing and determined
height, and therefore their final speed was the same, thus refuting Aristotle's idea, it should be noted that
for this condition it is ignored air friction which does affect this idea tested by Galileo, this is how all objects
without any friction fall with the same accel eration, this acceleration is the acceleration of gravity, which
in Bogotá is equivalent to 9.78 m / s2, shown in Tracker (interactive software) as the slope of the line given
by the velocity vs time graph of the object to be studied.
Keywords: Motion, free fall, time, speed, acceleration of gravity.
 1. INTRODUCCIÓN. 2. OBJETIVOS.
El presente articulo tiene como fundamentación GENERAL: Estudiar, desarrollar, el
el desenvolvimiento de las temáticas movimiento en caída libre y sus
desarrolladas en la física experimental incluida en características.
la Mecánica Newtoniana, siendo este eje
fundamental para la evolución profesional de los ESPECIFICOS:
estudiantes de segundo semestre en la carrera de ➢ Estudiar un ejemplo del movimiento
Ingeniería Industrial, haciendo uso de un montaje rectilíneo de un cuerpo con aceleración
que permite la caída libre de tres objetos con constante.
masas diferentes, cayendo verticalmente a una ➢ Determinar el valor de la aceleración
altura Y, despreciando cualquier tipo de gravitacional g, cerca de la superficie
rozamiento con el aire o cualquier otro obstáculo, terrestre.
en el que se desenvuelve y genera una práctica ➢ Introducir al estudiante al diseño de
experimental a la idea de Galileo Galilei, en la experimentos mediante la observación
que expresa y fundamenta que sin importar el cuantitativa.
peso, la forma o el tamaño de los cuerpos que
caen a una misma altura Y, estos llegan al punto
final de la trayectoria en el mismo tiempo, para 3. MARCO TEÓRICO.
demostrar ello, se toman y recolectan 10 datos por
cada repetición de caída de cada uno de las 3 Cinemática del movimiento rectilíneo: Siendo la
masas (A,B y C), de tiempo como de altura Y, cinemática la rama de la mecánica que estudia la
para así generar un promedio de tiempo por caída geometría del movimiento, usando las
para cada masa, para determinar el valor magnitudes fundamentales la longitud, en forma
experimental de la aceleración de la gravedad por de recorrido, posición y desplazamiento, con el
cada uno de los tres casos se hace uso de un tiempo como parámetro; La mecánica es la rama
software interactivo llamado Tracker el cual de la física que estudia el movimiento de los
permite realizar un estudio del movimiento de cuerpos visto desde dos enfoques: una
caída dado por cada una de las tres masas, descripción del movimiento y el segundo es el
generando las correspondientes gráficas de análisis de la causa que lo produce, siendo la
desplazamiento vs tiempo y velocidad vs tiempo cinemática del movimiento rectilíneo la
que permiten conocer el valor experimental de la descripción del movimiento de un cuerpo a lo
aceleración que tiene el objeto en la caída largo de una trayectoria rectilínea.
(aceleración de la gravedad) y que es constante, (Fisica10jmedina, 2019).
la cual está dada por el ajuste lineal que se le da a Movimiento rectilíneo uniformemente
la gráfica de velocidad vs tiempo, o en su defecto acelerado: Es una actividad que involucra un
el valor de A multiplicado por 2 en el ajuste de cambio de posición de una partícula o una masa
parábola que se le da a la gráfica de cuya trayectoria es una línea recta con una
desplazamiento vs tiempo, haciendo uso de aceleración constante, donde la velocidad
igualdades se determinan los valores aumenta o disminuye respecto al tiempo
experimentales que en comparación con los transcurrido, esta velocidad varía según el signo,
valores reales o directos se puede determinar la y éste indicará el sentido del movimiento.
cuantificación del error e incertidumbre dado en Igualmente, a medida que avanza el tiempo la
la práctica efectuada, determinando conclusiones velocidad aumenta debido a la aceleración
y generando un análisis completo en relación al constante del movimiento, siendo la ecuación de
movimiento de caída libre. la posición para el tiempo t (Llopis J, 2017):
 a= es la aceleración.
vf= es la velocidad final.
Donde:
vi= es la velocidad inicial.
x0:es la posición inicial
tf= es el tiempo final.
v0:es la velocidad inicial
ti= es el tiempo inicial.
t: es el tiempo final
Distancia: El concepto distancia, presenta
a: es la aceleración diferentes representaciones según el área de
estudio en el que se trabaje: Distancia
t0:es el tiempo inicial
matemática. Se define como la distancia entre dos
Por otro lado, para la velocidad en el tiempo t puntos de una recta, esta presenta una magnitud
transcurrido se utiliza la siguiente ecuación : determinada mediante unidades, sin magnitud.

Donde: Distancia Física. En física el concepto distancia

se asocia con el término longitud, el cual hace
t: es el tiempo final referencia al recorrido de un objeto a través de
t0: es el tiempo inicial dos puntos. Esta presenta unidades de longitud,
dependiendo tanto la escala de la distancia, y el
a: es la aceleración sistema que se use para su representación
(Iparraguirre L, 2009).
v0:es la velocidad inicial
Aceleración: Es una magnitud vectorial, que
equivale a la derivada de la velocidad, por lo que
relaciona la velocidad en un transcurso de tiempo
determinado, siendo así que la aceleración puede Posición: La posición hace referencia al lugar
tener diferentes direcciones, cuando el cuerpo donde se sitúa un objeto o una masa, de
está disminuyendo su velocidad, su aceleración se manera que el saber dónde está, es denotado
dirige en sentido contrario a su movimiento. En con ciertas herramientas matemáticas como
cambio, cuando un cuerpo está aumentando su lo son: las coordenadas o un sistema de
velocidad (es decir, está acelerando), la referencia que estos son fijos con el fin de que
aceleración mantiene el mismo sentido que la con ellos se haga una relación matemática
velocidad. Para hallar este valor es necesario para determinar el lugar que ocupa dentro del
saber la magnitud, el sentido y la dirección del espacio (Cellavinaria.org, 2020)
movimiento y cuando está en el sistema
internacional se da en (m/s2) y en sistema inglés Desplazamiento: Es una magnitud vectorial
(ft/s2), cuando está es igual a 0 la velocidad es que relaciona el cambio de posición de un
constante y cuando está en un movimiento objeto, una masa, una partícula, y demás
rectilíneo uniformemente acelerado esta es objetos que cambien su posición dentro del
constante, de manera que la fórmula para la espacio, normalmente es representado en
aceleración está denotada por (Fernandez J, metros(m), este se desarrolla mediante un
2020): transcurso de tiempo específico y esa anulado
cuando su posición inicial y su posición final
son la misma, a partir de lo anterior se halla
la siguiente fórmula para determinar el ➢ Masas de diferente peso.
desplazamiento: ➢ Regla.
5. PROCEDIMIENTO
EXPERIMENTAL.

xf= posición final

xi= posición inicial
Rapidez: Es una magnitud que mide la diferencia
en el cambio de posición respecto a el tiempo,
esta ha de ser el valor absoluto de la velocidad,
siendo una magnitud escalar, es decir, no tiene
dirección ni sentido y es usualmente denotada
mediante el sistema internacional como m/s

df = distancia final.
di = distancia inicial.
tf = tiempo final.
ti = tiempo inicial.
Velocidad: La velocidad o velocidad media es el
cociente entre el cambio de posición y el cambio
del tiempo, es representado como el vector de la
velocidad media que tiene la misma dirección y
sentido que el vector de desplazamiento, siendo
así que si la posición final e inicial del
movimiento coinciden la velocidad media es
igual a 0. Esta es dada por la siguiente ecuación:

Donde:
x: es el desplazamiento
x0:es el desplazamiento inicial
t: es el tiempo
t0: es el tiempo inicial
: es el vector de la velocidad media (dado
en m/s).

4. MATERIALES.
 Caso No. 2: Masa B
6. RESULTADOS Y ANALISIS DE masa menor a 100 g
RESULTADOS.
(0+70+1)g = 71 g.
Parte 1 (Montaje): Se procede a realizar el
Resolución: 0,1 g
montaje para el lanzamiento o caída de las tres
masas, para ello se procede a medir la altura Y Incertidumbre: 0,1 g / 2 = 0,05g
(1,5m) determinada con ayuda de un metro que se
dispone en la pared para una mayor claridad del 71 g ± 0,05 g
punto de partida de la caída de cada una de las tres
masas circulares como se muestra en la Imagen
No.1

Imagen No. 3: Peso para masa B.

Caso No. 3: Masa C

Imagen No. 1: Montaje experimental. masa menor a 100 g

Se determina el peso de cada una de las tres masas (0+90+4,7)g = 94,7 g.

(A, B y C), con ayuda de una balanza mecánica
Resolución: 0,1 g
de 3 brazos, en la que se obtienen los siguientes
resultados: Incertidumbre: 0,1 g / 2 = 0,05g
Caso No. 1: Masa A 94,7 g ± 0,05 g
masa menor a 400 g
(300 + 60 + 0,7) g = 360,7 g.
Resolución: 0,1 g
Incertidumbre: 0,1 g / 2 = 0,05g
360,7 g ± 0,05 g

Imagen No. 4: Peso para masa C.

Parte 2 (Tracker): Al realizar el registro

videográfico por cada una de las caídas dadas en
cada una de las tres masas se procede a realizar
un análisis con el software interactivo y
determinar el valor experimental de la
aceleración de la gravedad, el cual esta dado por
Imagen No. 2: Peso para masa A.
el valor de A multiplicado por 2 en el ajuste de experimental de la aceleración de la gravedad
parábola que se le da a la gráfica de dado en (m/s2), teniendo estos valores se
desplazamiento vs tiempo, o el valor de A en el determina la gráfica velocidad vs tiempo con los
ajuste lineal que se le da a la gráfica velocidad vs siguientes datos:
tiempo, obteniendo los siguientes resultados: Tabla No.2: Datos velocidad vs tiempo.

Caso No. 1: (Masa A = 360,7 g)

Tabla No.1: Datos posición vs tiempo.

Gráfica No.2: Velocidad vs tiempo para masa A.

Con los datos anteriormente determinados se

genera la siguiente gráfica:
Gráfica No.1: Posición vs tiempo para masa A.

Al realizar el ajuste lineal para esta gráfica genera

la idea de la existencia de una aceleración
constante, donde la variación de la velocidad en
intervalos regulares de tiempo es constante, su
Desde un primer análisis se puede determinar que
pendiente por tanto nos indica el valor de la
desde que exista una curva indica la existencia de
aceleración de la gravedad experimental, valor
aceleración, en este caso es la aceleración de la
que corresponde al de A, bajo la ecuación dada
gravedad, el comportamiento de la pendiente es
por la línea recta y = mx+b, donde m = g
cada vez mas negativa lo que indica que la
velocidad del cuerpo es por consiguiente más Posteriormente se procede a realizar 10 caídas
negativa (dirigida hacia abajo), lo que significa con esta masa A, determinando el tiempo desde
que el movimiento se hace cada vez más rápido a que se suelta hasta que llega a su posición final,
medida que transcurre el tiempo. Al realizar el para así determinar los datos experimentales de
ajuste de parábola a la gráfica se puede Y, el tiempo, y la aceleración de la gravedad
determinar por tanto que el valor correspondiente (valor que proporciona Tracker), determinando
a A, multiplicado por 2 nos da el valor los siguientes resultados:
 Tabla No.3: Datos experimentales para Caso 1. t=0,568 s ± 0,05 s
para y = Resolución: 0,1 m
0,1 m / 2 = 0,05 m
y = 1,497 m ± 0,05 m
para g = Resolución 0,1 m/s2
g = 9,28 m/s2 ± 0,05 m/s2
Valores reales para determinar error:

Con las siguientes ecuaciones se procede a

realizar el cálculo correspondiente para así
Teniendo los valores experimentales y los reales,
determinar errores en la práctica:
se procede a determinar los correspondientes
errores para cada variable:
Error absoluto:

Error relativo:
Obteniendo los siguientes resultados
experimentales para la caída libre de esta masa A:
➢ Tiempo:
Tiempo:

Velocidad final:
➢ Gravedad:

Altura:

Aceleración de la gravedad:

➢ Altura:
Con los datos anteriormente hallados se procede
a determinar su incertidumbre:
para t = Resolución: 0,1 s
0,1 s / 2 = 0,05 s
Caso No. 2: ( Masa B= 71g) Obteniéndose la siguiente gráfica:
Tabla No.4: Datos posición vs tiempo.
Gráfica No. 4: Velocidad vs tiempo para masa B.

La que nos proporciona de manera directa el valor

de la aceleración de la gravedad para este caso,
Con los datos anteriormente recopilados para el
(Valor A) en el ajuste lineal generado.
caso 2, se genera la siguiente gráfica:
Gráfica No. 3: Posición vs tiempo para masa B. Para este caso se procede a realizar 10
repeticiones de la caída desde el valor de y
(1.5m), determinando el tiempo de caída y
realizando un promedio para mayor exactitud,
teniendo la siguiente serie de datos:
Tabla No.6: Datos experimentales para caso 2.

Gráfica que desenvuelve el valor de la

aceleración de la gravedad con el valor dado por
A multiplicado por 2, teniendo las características
propias del movimiento en caída libre. Con los
datos anteriormente determinados se procede a
desarrollar la gráfica velocidad vs tiempo con los Haciendo uso de las igualdades antes
siguientes valores: mencionados se procede a determinar los valores
Tabla No. 5: Datos velocidad vs tiempo. experimentales para hallar errores:
Tiempo:

Velocidad final:
Altura:

Aceleración de la gravedad: Caso No.3: (Masa C = 94,7 g)

Tabla No.7: Datos posición vs tiempo para masa C.

Con los datos hallados anteriormente se procede

a determinar la incertidumbre para cada variable:
para t = Resolución: 0,1 s
0,1 s / 2 = 0,05 s
t=0,574 s ± 0,05 s
para y = Resolución: 0,1 m
0,1 m / 2 = 0,05 m
y = 1,498 m ± 0,05 m
Con los datos anteriormente recopilados para el
para g = Resolución 0,1 m/s2 caso 3, se genera la siguiente gráfica:
g = 9,094 m/s2 ± 0,05 m/s2 Gráfica No. 5: Posición vs tiempo para masa C.

Valores reales para determinar error:

Teniendo los valores experimentales y los reales,

se procede a determinar los correspondientes
errores para cada variable:
➢ Tiempo:
Datos que permite desarrollar la gráfica velocidad
vs tiempo para la masa C, obteniendo los
siguientes datos:
Tabla No.8: Velocidad vs tiempo para masa C.

➢ Gravedad:

➢ Altura:
Obteniéndose la siguiente gráfica: Altura:
Gráfica No. 6: Velocidad vs tiempo para masa C.

Aceleración de la gravedad:

Con los datos hallados anteriormente se procede

a determinar la incertidumbre para cada variable:
para t = Resolución: 0,1 s
0,1 s / 2 = 0,05 s
La que nos proporciona de manera directa el valor
de la aceleración de la gravedad para este caso 3, t=0,556 s ± 0,05 s
(Valor A) en el ajuste lineal generado.
para y = Resolución: 0,1 m
Para este caso se procede a realizar 10
0,1 m / 2 = 0,05 m
repeticiones de la caída desde el valor de y (1.5
m), determinando el tiempo de caída y realizando y = 1,498 m ± 0,05 m
un promedio para mayor exactitud, teniendo la
siguiente serie de datos: para g = Resolución 0,1 m/s2
Tabla No. 9: Datos experimentales para masa C. g = 9,669 m/s2 ± 0,05 m/s2
Valores reales para determinar error:

Teniendo los valores experimentales y los reales,

se procede a determinar los correspondientes
errores para cada variable:
➢ Tiempo:

Haciendo uso de las igualdades antes

mencionados se procede a determinar los valores
experimentales para hallar errores:
Tiempo: ➢ Gravedad:

Velocidad final: ➢ Altura:

 requiere determinar el margen de error para
asegurar la variación que presenta el valor
generado a partir de las prácticas, respecto a la
cifra exacta, conjuntamente, se identifica que la
A modo conclusión se determina que al tener
condiciones perfectas en la caída de cada una de resistencia del aire no se toma como un factor
influyente durante la mediación, teniendo un
las masas, es decir, sin rozamiento del aire o
algún obstáculo que impida el movimiento montaje “perfecto” obteniendo de esta manera
cifras que no presentan alteraciones por dicha
normal de la caída, a una altura Y determinada,
en este caso de 1,5 m, las tres masas, sin importar magnitud.
su peso caen a la misma velocidad, y por tanto al
mismo tiempo, es decir, la trayectoria dada por la
masa cuantificada a nivel tiempo es la misma para REFERENCIAS
cualquier masa sin importar su peso, forma, entre Fernandez. J. (S.F.). Velocidad Media.
otras características propias de la masa que Recuperado el día: 9 de noviembre del 2020.
cumple con el movimiento de caída, por tanto la Disponible en:
aceleración dada por estos cuerpos es el valor de https://www.fisicalab.com/apartado/velocidad-
la aceleración de la gravedad (9,78m/s2). Las media.
principales causas de error dadas en la práctica se
pueden determinar netamente por el individuo
Llopis . J. (2017). Movimiento rectilíneo
generador, es decir, que están dadas o son
uniformemente acelerado (MRUA). Recuperado
generadas por el retroceso dado ante la reacción
el día: 9 de noviembre de 2020. Disponible en :
por ejemplo de cuando se cuantifica el tiempo con https://didactalia.net/comunidad/materialeducati
ayuda del cronometro, que en conjunto con el vo/recurso/movimiento-rectilineo-
software interactivo el cual por cuestiones de uniformemente-acelerado-mrua/214832cd-3a22-
pixeles o netas del video genera resultados no tan 433a-a735-29473f4a4e7f.
acordes a la realidad dada con respecto al valor de
la aceleración de la gravedad, y por ello son
causas de error sistemático de la práctica. Iparraguirre. L. (2009). MECÁNICA BÁSICA
Fuerza y Movimiento.[en línea]. Ciudad
autónoma de Buenos Aires. Recuperado el día: 9
de noviembre del 2020. Disponible en:
CONCLUSIONES http://www.bnm.me.gov.ar/giga1/documentos/E
L001845.pdf.
Siendo la física una ciencia experimental tiene
como fundamentación el contraste entre sus
teorías y los datos determinados por mediciones Física y Química.(S.F.). Posición .Recuperado el
experimentales en el movimiento de caída libre día: 9 de noviembre del 2020. Disponible en:
descrito por el descenso de tres objetos a una http://eso4fyq.cellavinaria.org/temas/los-
altura determinada Y, en la que se desenvuelve la movimientos/posicin.
idea dada por Galileo en la que describe que todos
los cuerpos a una altura Y de caída determinado
Fernandez. J. (S.F.).Desplazamiento.
caen al mismo tiempo, y por tanto su velocidad
Recuperado el día: 9 de noviembre del 2020.
final es la misma, y su aceleración constante es la
aceleración de la gravedad, como se evidencia en
Disponible en:
la práctica desarrollada, a partir de la
https://www.fisicalab.com/apartado/desplaza
experimentación realizada, se reconoce que los
miento
valores obtenidos varían de acuerdo a factores
externos que afectan su medición, por lo tanto, se
Medina J, (última edición 2020). Recuperado
el día: 9 de noviembre del 2020. Disponible
en:
https://sites.google.com/site/fisica10jmedina
/cinematica-del-movimiento-rectilineo

Fernandez. J. (S.F.) .Celeridad o Rapidez.

Recuperado el día: 9 de noviembre del 2020.
Disponible en:
https://www.fisicalab.com/apartado/celerida
d.