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1
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA QUIMICA
PRACTICA EXPERIMENTAL CAIDA LIBRE
Moisés Altamar1, Lorayne Pedroza1, Laura Rivera1.
Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería
1 Programa De Ingeniería Química II Semestre
Cartagena, Bolívar, Colombia
Mayo 2015
RESUMEN:
En la experimentación del laboratorio de física numero 7, se trabajó en un sistema de caída libre
vertical, en la cual se dejó caer un balín desde ciertas alturas hasta un punto definido para medir los
tiempos de caída, de estos datos obtenidos se procede a establecer la aceleración, tal que A=2D/T2,
a partir de ahí podemos hallar gravedad.
PALABRAS CLAVES: Caída libre, Gravedad.
2
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA QUIMICA
ABSTRACT:
In the experimentation of the laboratory of physics number 7, one was employed at a system of
vertical free fall, in which a pellet was dropped from certain heights up to a point defined to
measure the times of fall, of this obtained information one comes to establish the acceleration, such
that A=2D/T2, from there we can find gravity.
KEYWORDS: Free fall, Gravity.
1. INTRODUCCION
Considerando la importancia que tiene la física
para explicar fenómenos y analizar el
comportamiento de la naturaleza, se trabajó en
la práctica #7 la caída libre de los cuerpos, de
tal manera que se obtuvieran datos clave a
través de la experimentación para obtener de
manera empírica la aceleración de la gravedad
en el laboratorio.
2. OBJETIVO GENERAL
 Comprobar la ley de caída libre de los
objetos.
 Objetivos Específicos.
 Obtener la grafica Y(t) del movimiento
de caída libre.
 Calcular la aceleración de la gravedad
en el laboratorio.
 Demostrar que la aceleración de la
gravedad no depende de la masa del
cuerpo si no del tiempo de caída,
tratándose de un sistema sin fricción.
3. MARCO CONCEPTUAL
Para el correcto afianzamiento y
asimilación de la temática de la práctica se
propone ahondar y explicar los siguientes
temas relacionados a las partículas en
equilibrio:
Estática de sistemas en equilibrio, Segunda
ley de Newton, Tensión, Newton.
Estática de sistemas en equilibrio: Una
de las ramas fundamentales de la mecánica
es la estática, que estudia el
comportamiento de los cuerpos y los
sistemas en equilibrio. La estática
proporciona, mediante el empleo de
la mecánica del sólido rígido, solución a
los problemas denominados isostáticos. En
estos problemas, es suficiente plantear las
condiciones básicas de equilibrio, que son:
1. El resultado de la suma de fuerzas es
nulo.
3
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA
2. El resultado de la suma
de momentos respecto a un punto es
nulo.
Estas dos condiciones, mediante el álgebra
vectorial, se convierten en un sistema de
ecuaciones; la resolución de este sistema
de ecuaciones es la solución de la
condición de equilibrio.
Segunda ley de newton: La segunda ley
de newton en términos generales dice que
“cuando se aplica una fuerza a un cuerpo,
la aceleración que este recibe es
directamente proporcional a la intensidad
de la fuerza e inversamente proporcional a
su masa”.
Tensión: En física e ingeniería, se
denomina tensión a la magnitud física que
representa la fuerza por unidad de área en
el entorno de un punto material sobre una
superficie real o imaginaria de un medio
continuo. Es decir posee unidades físicas
de presión. La definición anterior se aplica
tanto a fuerzas localizadas como fuerzas
distribuidas, uniformemente o no, que
actúan sobre una superficie.
Newton: Es la unidad de fuerza en el SI
(sistema internacional de unidades),
nombrada así en reconocimiento a Isaac
Newton por su aporte a la física,
especialmente a la mecánica clásica. En
teoría una fuerza de 1 N es la fuerza que,
cuando actúa sobre un objeto de 1 kg de
masa, produce una aceleración de 1 m/s2.
Inercia: Propiedad que tienen los cuerpos
de permanecer en su estado de reposo o
movimiento, mientras la fuerza sea igual a
cero, o la resistencia que opone la materia a
modificar su estado de reposo o
movimiento. Como consecuencia, un
cuerpo conserva su estado de reposo o
movimiento rectilíneo uniforme si no hay
una fuerza actuando sobre él.
Podríamos decir que es la resistencia que
opone un sistema de partículas a modificar
su estado dinámico.
Torque: Es una magnitud vectorial,
obtenida como producto vectorial del
vector de posición del punto de aplicación
de la fuerza (con respecto al punto al cual
se toma el momento) por el vector fuerza,
en ese orden. También se denomina
momento dinámico o sencillamente
momento.
Brazo: Es la distancia que separa un
determinado eje y el punto donde se está
ejerciendo una fuerza
4. MATERIALES:
 Balín
 Soporte metálico
 Receptor (de la esfera)
 Disparador
 Contador digital de tiempo
5. METODOLOGIA
En la práctica realizada, se tenía como
objetivo comprobar de manera empírica,
como en la caída libre, la aceleración
siempre a ser +, - o igual a la gravedad.
En la práctica realizada, se tomo una esfera
o balín, sujeta a una altura variable, y
liberada, respetando las normas de la caída
libre, tal como Vi=0.
4
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA
Así mismo, se repitió el experimento con 7
alturas diferentes, midiendo siempre el (t)
en que tarda dicha esfera desde el punto
inicial hasta el punto final.
Los datos obtenidos son organizados en
una tabla, para su estudio, y utilizando las
formulas de Caída Libre (a=2h.t²), se
comprueba la relación entre la Aceleración
y la Gravedad.
A continuación (véase Figura 1) Se
muestra como debe lucir el montaje
experimental.
6. DATOS EXPERIMENTALES
Al realizar la práctica se tomaron en cuenta
la distancia, y el tiempo en caer,
obteniendo los siguientes datos (véase
Tabla 1)
La columna numero 3 de la Tabla 1.1
corresponde a la gravedad, en caso de la
caída libre esta equivale a la aceleración
del cuerpo en caída.
Utilizando la formula:
𝑮 = 𝟐𝒉/𝒕²
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En el laboratorio realizado, se puso en
práctica los conceptos de caída libre,
buscando comprobar que la aceleración de
cuerpo que cae con velocidad inicial 0
𝑉𝑖 = 0, es igual a la gravedad.
En la tabla se observa la primera Columna
(H) la cual representa las diferentes alturas
utilizadas; la siguiente columna T, está
dada en (ms) y corresponde al tiempo que
demora la esfera en caer hasta la base; la
tercera columna, corresponde al proceso
matemático y aplicación de las formulas de
5
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 50000 100000 150000
Aceleración
caída libre, aplicando así, los
conocimientos obtenidos en Física Teoría.
En este caso se aplico la formula h= a.t²/2,
donde al despejar la formula en función de
la aceleración obtenemos que a=2h/t².
Para poder apreciar de mejor manera la
relación entre aceleración vs gravedad
realizamos la siguiente grafica (véase
Grafica 1).
Grafica 1 Aceleración Cuerpo Libre
En la grafica logra entonces observarse la
recta que se forma luego de aplicarse
mínimos cuadrados. A partir de esto se
calcula la pendiente m tal que=
𝑚 =
70 − 10
1.42𝑥105 − 2.02𝑥104
= 4.9𝑥10−4
8. CONCLUSION
Se pudo verificar que un cuerpo describe
un movimiento de caída libre en tanto que
la distancia que este recorre sea
directamente proporcional al cuadrado de
los tiempos de caída.
Todo objeto que se encuentra a una altura
determinada, y se deja caer desde la
misma, sufre un cambio en su movimiento
producido por la gravedad de la tierra. Este
cambio de movimiento está regido por las
ecuaciones matemáticas de movimiento
rectilíneo acelerado, ya que se encuentra
sometido a una aceleración constante de
9,81 m/s2, y viaja en línea recta.
El cuerpo sufre un cambio en su
movimiento, el cual inicia con una
velocidad 0 m/s y alcanza una distancia
final dada por la ecuación df= (g.t*t) / 2
df= distancia final
t= tiempo que dura en el aire.
9. BIBLIOGRAFIA
 Anónimo, (2015).Gravedad , [En línea]
Disponible:
http://definicion.de/gravedad/ (12 de
mayo 2015)
6
UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA
 Anónimo, (2011). Sistemas de caída
libre, [En línea]
Disponible:http://html.rincondelvago.c
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Caída libre experimento comprueba gravedad 9.81 m/s2

  • 1. 1 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA QUIMICA PRACTICA EXPERIMENTAL CAIDA LIBRE Moisés Altamar1, Lorayne Pedroza1, Laura Rivera1. Universidad de Cartagena, Facultad de Ingeniería 1 Programa De Ingeniería Química II Semestre Cartagena, Bolívar, Colombia Mayo 2015 RESUMEN: En la experimentación del laboratorio de física numero 7, se trabajó en un sistema de caída libre vertical, en la cual se dejó caer un balín desde ciertas alturas hasta un punto definido para medir los tiempos de caída, de estos datos obtenidos se procede a establecer la aceleración, tal que A=2D/T2, a partir de ahí podemos hallar gravedad. PALABRAS CLAVES: Caída libre, Gravedad.
  • 2. 2 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA QUIMICA ABSTRACT: In the experimentation of the laboratory of physics number 7, one was employed at a system of vertical free fall, in which a pellet was dropped from certain heights up to a point defined to measure the times of fall, of this obtained information one comes to establish the acceleration, such that A=2D/T2, from there we can find gravity. KEYWORDS: Free fall, Gravity. 1. INTRODUCCION Considerando la importancia que tiene la física para explicar fenómenos y analizar el comportamiento de la naturaleza, se trabajó en la práctica #7 la caída libre de los cuerpos, de tal manera que se obtuvieran datos clave a través de la experimentación para obtener de manera empírica la aceleración de la gravedad en el laboratorio. 2. OBJETIVO GENERAL  Comprobar la ley de caída libre de los objetos.  Objetivos Específicos.  Obtener la grafica Y(t) del movimiento de caída libre.  Calcular la aceleración de la gravedad en el laboratorio.  Demostrar que la aceleración de la gravedad no depende de la masa del cuerpo si no del tiempo de caída, tratándose de un sistema sin fricción. 3. MARCO CONCEPTUAL Para el correcto afianzamiento y asimilación de la temática de la práctica se propone ahondar y explicar los siguientes temas relacionados a las partículas en equilibrio: Estática de sistemas en equilibrio, Segunda ley de Newton, Tensión, Newton. Estática de sistemas en equilibrio: Una de las ramas fundamentales de la mecánica es la estática, que estudia el comportamiento de los cuerpos y los sistemas en equilibrio. La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son: 1. El resultado de la suma de fuerzas es nulo.
  • 3. 3 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA 2. El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo. Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones es la solución de la condición de equilibrio. Segunda ley de newton: La segunda ley de newton en términos generales dice que “cuando se aplica una fuerza a un cuerpo, la aceleración que este recibe es directamente proporcional a la intensidad de la fuerza e inversamente proporcional a su masa”. Tensión: En física e ingeniería, se denomina tensión a la magnitud física que representa la fuerza por unidad de área en el entorno de un punto material sobre una superficie real o imaginaria de un medio continuo. Es decir posee unidades físicas de presión. La definición anterior se aplica tanto a fuerzas localizadas como fuerzas distribuidas, uniformemente o no, que actúan sobre una superficie. Newton: Es la unidad de fuerza en el SI (sistema internacional de unidades), nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aporte a la física, especialmente a la mecánica clásica. En teoría una fuerza de 1 N es la fuerza que, cuando actúa sobre un objeto de 1 kg de masa, produce una aceleración de 1 m/s2. Inercia: Propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras la fuerza sea igual a cero, o la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él. Podríamos decir que es la resistencia que opone un sistema de partículas a modificar su estado dinámico. Torque: Es una magnitud vectorial, obtenida como producto vectorial del vector de posición del punto de aplicación de la fuerza (con respecto al punto al cual se toma el momento) por el vector fuerza, en ese orden. También se denomina momento dinámico o sencillamente momento. Brazo: Es la distancia que separa un determinado eje y el punto donde se está ejerciendo una fuerza 4. MATERIALES:  Balín  Soporte metálico  Receptor (de la esfera)  Disparador  Contador digital de tiempo 5. METODOLOGIA En la práctica realizada, se tenía como objetivo comprobar de manera empírica, como en la caída libre, la aceleración siempre a ser +, - o igual a la gravedad. En la práctica realizada, se tomo una esfera o balín, sujeta a una altura variable, y liberada, respetando las normas de la caída libre, tal como Vi=0.
  • 4. 4 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA Así mismo, se repitió el experimento con 7 alturas diferentes, midiendo siempre el (t) en que tarda dicha esfera desde el punto inicial hasta el punto final. Los datos obtenidos son organizados en una tabla, para su estudio, y utilizando las formulas de Caída Libre (a=2h.t²), se comprueba la relación entre la Aceleración y la Gravedad. A continuación (véase Figura 1) Se muestra como debe lucir el montaje experimental. 6. DATOS EXPERIMENTALES Al realizar la práctica se tomaron en cuenta la distancia, y el tiempo en caer, obteniendo los siguientes datos (véase Tabla 1) La columna numero 3 de la Tabla 1.1 corresponde a la gravedad, en caso de la caída libre esta equivale a la aceleración del cuerpo en caída. Utilizando la formula: 𝑮 = 𝟐𝒉/𝒕² 7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS En el laboratorio realizado, se puso en práctica los conceptos de caída libre, buscando comprobar que la aceleración de cuerpo que cae con velocidad inicial 0 𝑉𝑖 = 0, es igual a la gravedad. En la tabla se observa la primera Columna (H) la cual representa las diferentes alturas utilizadas; la siguiente columna T, está dada en (ms) y corresponde al tiempo que demora la esfera en caer hasta la base; la tercera columna, corresponde al proceso matemático y aplicación de las formulas de
  • 5. 5 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 50000 100000 150000 Aceleración caída libre, aplicando así, los conocimientos obtenidos en Física Teoría. En este caso se aplico la formula h= a.t²/2, donde al despejar la formula en función de la aceleración obtenemos que a=2h/t². Para poder apreciar de mejor manera la relación entre aceleración vs gravedad realizamos la siguiente grafica (véase Grafica 1). Grafica 1 Aceleración Cuerpo Libre En la grafica logra entonces observarse la recta que se forma luego de aplicarse mínimos cuadrados. A partir de esto se calcula la pendiente m tal que= 𝑚 = 70 − 10 1.42𝑥105 − 2.02𝑥104 = 4.9𝑥10−4 8. CONCLUSION Se pudo verificar que un cuerpo describe un movimiento de caída libre en tanto que la distancia que este recorre sea directamente proporcional al cuadrado de los tiempos de caída. Todo objeto que se encuentra a una altura determinada, y se deja caer desde la misma, sufre un cambio en su movimiento producido por la gravedad de la tierra. Este cambio de movimiento está regido por las ecuaciones matemáticas de movimiento rectilíneo acelerado, ya que se encuentra sometido a una aceleración constante de 9,81 m/s2, y viaja en línea recta. El cuerpo sufre un cambio en su movimiento, el cual inicia con una velocidad 0 m/s y alcanza una distancia final dada por la ecuación df= (g.t*t) / 2 df= distancia final t= tiempo que dura en el aire. 9. BIBLIOGRAFIA  Anónimo, (2015).Gravedad , [En línea] Disponible: http://definicion.de/gravedad/ (12 de mayo 2015)
  • 6. 6 UNIVERSIDAD DECARTAGENA FACULTAD DEINGENIERIA  Anónimo, (2011). Sistemas de caída libre, [En línea] Disponible:http://html.rincondelvago.c om/caida-libre-de-cuerpos.html (12de mayo 2015)