Estudio Experimental: Medición de g (Aceleración de Caída Libre)

Introducción:

En este experimento se determinará la aceleración gravitatoria (g) a través del movimiento de un cuerpo en caída libre (pelotita). Se tomarán los tiempos con un sensor de distancia conectado a la computadora, el cual mide la posición del cuerpo a través del envío de un pulso ultrasónico que rebota en el cuerpo. Se mide así entonces el tiempo que le toma a este pulso alcanzar el cuerpo y volver al sensor, y se calcula la distancia del sensor al cuerpo.
Se debe tener en cuenta que se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad y que:
- Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración gravitatoria dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. En la Tierra este valor es de aproximadamente 9,8 m/s².
- En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire; por lo que la aceleración gravitatoria es constante.
- El valor de la aceleración gravitatoria no depende de la masa y/o forma del cuerpo.

Método Experimental:
Se debe armar el siguiente dispositivo que muestra la figura, que consiste en un sensor distancia y un soporte para este, el recolector de datos conectado a dicho sensor y a la computadora, y ambos a una fuente de energía, y una pelotita.
Primero se procede a configurar el Recolector de Datos y luego a calibrar el Sensor de Distancia.

Grafica Nº 1

Se procede a colocar la pelotita en el piso debajo del sensor, luego se ejecuta el programa MultiLogPRO. Automáticamente aparece en la pantalla de la computadora la gráfica que se presenta a continuación, con los resultados de la recolección de muestras que realizó el sensor al tomar la distancia que había entre éste y la pelotita, que era de unos 1,245 m.

Gráfica Nº 2

A continuación se sostiene la pelotita debajo del sensor, se ejecuta el MultiLogPRO y se la deja caer. Así se obtiene en la computadora una gráfica que muestra los resultados obtenidos de los piques de la pelota registrados por el Sensor. Es decir, se muestra el desplazamiento que realizó la pelotita durante4 seg. (x = f (t))

Gráfica Nº 3

De la gráfica Nº 2 se selecciona un tramo para estudiar, el que está comprendido entre las flechas, y se realizó la derivada de dicho tramo obteniendo la siguiente gráfica.
Gráfica Nº 4

De la gráfica Nº 3 seleccionamos nuevamente un tramo, el indicado por las flechas, y le realizamos un ajuste lineal. La pendiente de la gráfica luego del ajuste lineal es la aceleración gravitatoria.

Conclusión:
Como se mencionó anteriormente la pendiente de la gráfica Nº 4 es la aceleración gravitatoria. Si observamos al pie de la misma, el análisis de nuestro experimento proporcionó una aceleración gravitatoria g = 9.72 m/s2. La diferencia entre este valor obtenido y el que universalmente se conoce como g = 9,8 m/s2 se debe a que este valor es para la caída libre en el vacío, y nuestro experimento no se realizó en estas condiciones.

Anexos:
Aquí se encuentra el cuadro de datos obtenidos en un tramo de 4 seg., correspondiente a la Gráfica Nº 1

Leidy Bugliani
2º año Física – 2008
Prof: Emilio Silva

Cerp del Litoral - Salto