Caída libre de una pelotita

Autores:

Manuel Fco. Alonso Sánchez

El experimento comienza filmando el movimiento de caída de la pelotita. Un alumno u otra persona, la dejará caer de forma que sea bien visible (por ejemplo, una pelota de color rojo lanzada sobre un fondo de pared blanco). El dispositivo experimental incluye también la toma de una medición de altura de referencia que queda registrada en el video. Para ello, se hacen dos marcas en un papel colocado en la pared.

El siguiente paso es preparar el video para que se pueda volcar sobre una página de Modellus vacía. Con algún programa libre de tratamiento de videos (por ejemplo: Digital Video Converter), se convierte a formato Avi y con otro (por ejemplo, Virtualdub) se corta el pedazo correspondiente a la caída.

Una vez volcado el video en la animación Modellus, usamos  la herramienta de medida que proporciona el programa para obtener de forma aproximada la equivalencia entre pixels y metros (usando el dato conocido de la altura del lanzamiento). En la ventana reservada al modelo físico-matemático escribimos las ecuaciones teóricas del movimiento de caída y en la pantalla de la animación colocamos en la pantalla una partícula que evolucionará siguiendo esas ecuaciones. Finalmente, modificando los coeficientes de la ecuación, se busca la concordancia entre el movimiento que predicen las leyes y el movimiento real grabado en el video.

La animación resultante muestra la caída simultánea de la pelota real (filmada) y de la pelota virtual (atendiendo a las leyes de la física). Finalmente, introducimos en la pantalla de la animación un cursor que permite variar el valor de g. Así el usuario puede modificarlo y comprobar cuál es el valor que mejor corresponde a la caída de la pelotita.

El error estimado al usar la herramienta de medida del programa y cortar el video puede llegar a ser de un 15-20%. Pero, no se ha de perder de vista que el objetivo del experimento no es obtener rigurosamente un valor muy preciso de g, sino comprobar que el movimiento es del tipo predicho en la fase de formulación de hipótesis y que el valor de g obtenido por este procedimiento no difiere mucho del teórico (se obtienen valores entre 9 y 10). Todo ello se comprueba de forma más que aceptable mediante este experimento y produce enorme satisfacción a la clase manipular la animación que los propios estudiantes puede re-elaborar fácilmente con nuestra ayuda.

¿Qué se pretende demostrar?

Comprobar que el movimiento de caída libre de la pelotita es uniformemente acelerado y medir el valor de g en dicha caída.

Dirigido a:

Gran público, Educación Secundaria, Bachillerato.

Materiales necesarios:

Cámara digital sencilla, Programa Modellus (libre), Programa Virtual-Dub (libre), Programa Avistep (libre), pelotita, pared blanca al fondo.

Enlaces:

Descripción completa y descargar animaciones
Página concreta

Para saber más:

Para ampliar contenidos también recomendamos entrar en las páginas de nuestra Web dedicadas expresamente a la caída libre.

http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Caida_libre/caida-libre.htm

Desde ellas también se accede a numerosas páginas que tratan el tema.

Observaciones:

Una variante más sofisticada del experimento, es medir la aceleración de caída con un sensor de movimiento y trasladar los valores experimentales a la animación. Esta variante también se puede consultar en nuestra página Web

Otros autores:

Ana Isabel Aracil Belmonte
Asier Martínez Ferrándiz
María Ortega Ramos
Antonio Rodríguez Ávila