Laboratorio Física Mecánica

1. Laboratorio Caída Libre – Física Mecánica
La gravedad fue estudiada por primera vez por Isaac Newton, según informa la
historia, esto ocurrió al ver caer una manzana de un árbol. Esta ley dice lo
siguiente “todos los cuerpos se atraen entre ellos con una fuerza que es igual al
producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de su
distancia”; esto quiere decir que los cuerpos, como por ejemplo la tierra atrae
todos los objetos con una gran fuerza hacia el centro de la misma, por eso todos
los objetos caen porque son atraídos hacía el centro de la tierra. Ahora bien,
Newton también aseguró que todos los cuerpos aceleran conforme son atraídos
hacía el centro de la tierra y son atraídos con la misma velocidad, 9,81m/s; es
decir que cada segundo, aumenta su velocidad en 9,81m/s, esto le ocurre a
absolutamente a todos los cuerpo, a veces suena confuso ya que no nos parece
lógico que al soltar una pluma y una bola de acero al mismo tiempo estos sean
acelerados de la misma forma y creemos que ambos objetos deben ser
afectados de manera diferente, pero la realidad es que sí aceleran de la misma
manera, es decir que caen la misma velocidad.
Lo anterior, lo podemos explicar de una forma muy sencilla; si tomamos una
pelota de tenis y una hoja de papel y las dejamos caer al mismo tiempo,
notaremos que la pelota cae primero mientras que la hoja de papel se deslizará
despacio debido a la presencia del aire, cayendo después (ver imagen 1); sin
embargo, si tomamos la hoja de papel, la arrugamos formando una pelota de
similares proporciones la pelota de tenis y la dejamos caer al mismo tiempo que
la pelota, veremos que los dos objetos aceleran y caen al mismo tiempo ya que
con la forma que adquirió el papel (forma de pelota) se logró eliminar la presencia
del aire. Esto quiere decir que una vez eliminamos la presencia del aire, todos
los objetos aceleran hacía la tierra a la vez, a esto se le llama velocidad de caída
libre.
Imagen 1 Imagen 2

2. Durante el laboratorio de la clase de física mecánica hemos realizado varios
ejercicios con el propósito de comprender las leyes de la gravedad, demostrar
como todos los objetos sin importar su forma, peso o características son
afectados de la misma manera por la gravedad y poder respaldar esta teoría de
forma cuantitativa.
Apoyados en el aplicativo Tracker; que es un programa gratuito de análisis de
vídeo y construcción de modelos hecho en el ambiente Java (diseñado
especialmente para la enseñanza de la física), se realizó la construcción de un
vídeo análisis para demostrar la teoría de la caída libre. Lo que primero se hizo
fue grabar un video en donde se muestra como una niña deja caer una pelota de
tenis desde una altura de dos metros, dicho video fue subido a la aplicación
(Tracker), se capturó la bola para que estos fueran los pixeles que el aplicativo
capturará durante el proceso, luego se calibró la longitud y se configuró el
sistema de coordenadas (se configuró para que el aplicativo únicamente nos
mostrara las coordinadas cobre Y), ver imagen 3, con ayuda de la herramienta
el sistema capturó la trayectoria de los pixeles (ver imagen 4) y los capturó
generando la gráfica y obteniendo los datos correspondientes (ver imagen 5 y
6).
Imagen 3 Imagen 4

3. Imagen 5
Matemáticamente se realizó el siguiente análisis partiendo de la siguiente
ecuación del ajuste parabólico otorgada por la herramienta:
Imagen 6
T= segundos
Del mismo modo, la herramienta otorgó tres parámetros con sus respectivos
valores, obtenidos en la opción “analizar”, los cuales fueron:
A = 4,94 x 10^2  498
B= 1,19 x 10^2  119
C= 4,59 x 10^-1  0,459
Y= 494*t^2 + 118*t + 0,459 (cm)  Y= 4,94*t^2 + 1,18*t + 0,4x10^-2 (m)
Para medir la rapidez se realizaría calculando la derivada de Y con respecto a t
(V=dt/dt); por consiguiente debemos tomar el 4,94 y lo multiplicamos por 2, el
resultado es 9,88t. Es decir que hasta ahora la ecuación quedaría de la siguiente
manera: 9,88t + 1,18 m/s.
Posteriormente tomamos la derivada de Y que sería el valor aproximado de la
gravedad que estamos calculando, este valor de gravedad sería la derivada de
la última ecuación (9,88 m/s^2). En los libros registra que la aceleración de la
gravedad es 9,81 m/s^2, en las mediciones realizadas se ha establecido que el
valor de la gravedad en la ciudad de Bogotá es 9,76 m/s^2 aproximadamente.
La diferencia entre la gravedad que conocemos (9,81 m/s^2) y la arrojada por

4. Tracker (9,88m/s^2) en este experimento fue 0,71%, este podríamos considerar
que es el margen de error aplicado en este ejercicio de laboratorio; sin embargo,
pudimos comprobar que la todos los cuerpos aceleran y caen al mismo tiempo.
Al trasladar la información a Excel y hacer el comparativo con lo entregado por
Tracker, se pudo determinar que la información de la herramienta es correcta y
bastante precisa para entender con facilidad conceptos de caída libre.
Imagen 7
Conclusiones:
- Al dejar caer la pelota de tenis con un diámetro de 65,45 milímetros y un
peso de 56,55 gramos, desde una distancia de dos (2) metros, hay que
considerar que la distancia es negativa, porque se desplaza por el eje
negativo de la Y.
- Al analizar la gráfica se pudo determinar que entre más alto dejamos caer
la pelota tardará más tiempo en caer y mayor velocidad va a tomar, hasta
el punto de tener una velocidad constante.
- Todos los objetos aceleran hacía la tierra a la vez, a esto se le llama
velocidad de caída libre.
WebGrafía:
- http://booksmedicos.org/practicas-de-fisica-craig-kramer/
- http://fisica.laguia2000.com/fisica-mecanica/la-fisica-mecanica
- https://www.youtube.com/watch?v=YHJr48jenQ8
- https://www.youtube.com/watch?v=Esa3e-46Fsg
- https://www.youtube.com/watch?v=9AFnsQDQDhs