Este documento describe un experimento de caída libre realizado para determinar la magnitud de la aceleración gravitatoria terrestre en la Ciudad Universitaria. Se llevaron a cabo mediciones de tiempo de caída de dos pelotas sueltas desde diferentes alturas usando un equipo de interfaz y programas de computadora. Los resultados mostraron variaciones en los valores de g medidos debido a factores como la resistencia del aire y la masa de los objetos.

1. Universidad Nacional
Autónoma De México
Facultad deIngeniería
D.C.B.
Laboratorio de Cinemática y Dinámica
Practica #2
“Caída Libre”
*Hernández Infante Jesús Daniel
*
Grupo: 35

2. Objetivos de la práctica
Determinar la magnitud de la aceleración gravitatoria terrestre al nivel de Ciudad Universitaria
Introducción
Se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo
gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las caídas reales influenciadas en mayor o
menor medida por la resistencia aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar
en el seno de un fluido; sin embargo es frecuente también referirse coloquialmente a éstas como
caídas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general despreciables.
El concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la
acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical; o a satélites no propulsados en
órbita alrededor de la Tierra. Otros sucesos referidos también como caída libre lo constituyen las
trayectorias geodésicas en el espacio-tiempo descritas en la teoría de la relatividad general.
Marco teórico
Movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio.
En estos movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje
vertical (eje "Y")
El movimiento del cuerpo en caída libre es vertical con velocidad creciente
(aproximadamente movimiento uniformemente acelerado con aceleración g)
(aproximadamente porque la aceleración aumenta cuando el objeto disminuye en altura,
en la mayoría de los casos la variación es despreciable). La ecuación de movimiento se
puede escribir en términos la altura y:
Donde:
, son la aceleración y la velocidad verticales.
, es la fuerza de rozamiento fluidodinámico (que aumenta con la velocidad).
Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los
cuerpos es la gravedad representada por la letra g
Los valores son
g= 9.78 m/s2
g= 32.16 ft/s2
La caída libre contempla la bajada de los cuerpos

3. Resumen
El desarrollo de esta práctica fue hacer diferentes pruebas con ayuda de un soporte
universal con accesorios, equipo de caída libre, interfaz ScienceWorkshop 750 con
accesorios, para la obtención de la magnitud de la aceleración gravitatoria a nivel de
Ciudad universitaria.
Antes que nada se revisó que los aparatos y el programa Data Studio estuviera conectado
perfectamente y todo estuviera listo para utilizar.
Ya que teníamos abierto el programa seleccionamos en el programa el canal 1 , y
escogimos la opción de “Photogate”. En el canal 2 de la interfaz seleccionamos la opción
de “Time Of Flight Accessory”. Después en la ventana “ExperimentSetup” dimos clic a la
ceja “SetupTimers”, lo que nos mostró unas opciones para configurar el equipo
conectado.
Posteriormente dimos clic en Ch1 y seleccionamos la opción “Blocked”, y al icono que
decía Ch2 pusimos la opción “ON”, cerramos la ventana y en la parte izquierda
seleccionamos “Timer 1(s)” y lo arrastramos hasta la opción “Table”, que nos mostró una
tabla con datos del tiempo transcurrido desde que se inició la actividad y el tiempo que
tardo la pelota en caer.
Después colocamos el mecanismo de fijación a 2 metros del suelo y pusimos la pelota en
el imán. Dimos clic en el botón “Start” y presionamos el botón que soltaba la pelota y
vimos los resultados que nos daba la computadora, repetimos la operación 3 veces.
Después realizamos esta última operación con la pelota más grande y repetimos el
procedimiento otras 3 veces. Luego bajamos el mecanismo de fijación 10cm y repetimos
el procedimiento para las 2 pelotas; seguimos haciendo el procedimiento bajando el
mecanismo de fijación hasta que se llego a 1 metro de distancia del suelo lo que nos dio
un total de 60 experimentos, 30 por cada bola.

4. Cuestionario
1. ¿Qué tipo de movimiento es el que se analizó? Y ¿Por qué de dicha conclusión?
El movimiento de los cuerpos en caída libre (por la acción de su propio peso) es una forma de
rectilíneo uniformemente acelerado.
Primero porque el título de la práctica nos lo dice y también era lógico ya que se esta dejando
caer un cuerpo y eso es una caída libre que esta sujeta a la acción de la gravedad (g).
2. Describa las características físicas de una caída libre
• La caída libre es un movimiento con aceleración constante o uniforme.
• La fuerza de gravedad es la que produce la aceleración constante en la caída libre.
• La aceleración producida en la caída libre se denomina aceleración debida a la gravedad y se
simboliza con la letra g
3. Escriba las ecuaciones de movimiento correspondientes a la caída libre tomando
en cuenta las condiciones iniciales del movimiento y el valor de g para d=100cm
Ecuaciones
V=V0+gt V = o + (9.78xt)
D=V0t+1/2(gt2
) 100= 0 +1/2(9.78x(t)2
)
4. Realice las graficas correspondientes (s vs t), (v vs t), (a vs t)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
Posicion[m]
Tiempo [s]
Grafica Posicion vs Tiempo
Series1

5. 5. Analice el comportamiento de los valores obtenidos de g conforme se varía la
distancia y elabore sus conclusiones.
Conforme se iba variando la distancia la magnitud de la gravedad iba disminuyendo y luego la
gravedad volvía a aumentar esto sucedió por las alturas que íbamos variando
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
Velocidad[m/s]
Tiempo [s]
Grafica velocidad vs Tiempo
Series1
0
2
4
6
8
10
12
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
Aceleración[m/s2]
Tiempo [s]
Grafica Aceleración vs Tiempo
Series1

6. 6.- Si un cuerpo se suelta desde el reposo a una gran altura, este alcanza una rapidez
terminal. Investigue dicho concepto detalladamente explicando la forma de calcular esa
rapidez.
En dicho caso todo objeto que cae mantendrá una rapidez justo antes de un impacto contra el
suelo o superficie todo dependiendo de la altura, de aquí es de donde se deriva dicha expresión
para poder calcular la rapidez termina tenemos que:
V= -gt…..(1)
En este caso tenemos que conocer el tiempo para conocer el tiempo integramos y tendremos
S=1/2gt2
…….(2)
De esta expresión s es la altura y despejamos a t. Teniendo el iempo sustituimos en ecuación 1 y
ese sería el procedimiento.
7. Mencione en su reporte, cuáles pudieron ser las causas de las variaciones en las
mediciones obtenidas.
La resistencia que presenta el aire y la masa del objeto
BIBLIOGRAFÍA
MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn
Mecánica para Ingenieros, Dinámica
3ª edición
España
Editorial Reverté, S.A. 2000
HIBBELER, Russell C.
Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica
10ª edición
México
Pearson Prentice Hall, 2004
BEER, Ferdinand, JOHNSTON, E. Rusell y CLAUSEN, William E.
Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica
8th edición
México
McGraw-Hill, 2007