¿Caen igual una pluma y una bola de acero? ¡Mide la gravedad en casa!

Soy Ken Kuwako, entrenador de ciencia. Cada día es un experimento.

“Si dejamos caer al mismo tiempo dos objetos con distinto peso, ¿cuál llegará primero al suelo?”—si te hicieran esta pregunta, ¿qué responderías? Mucha gente piensa que el más pesado cae antes. Pero en realidad, no es así. Existe una herramienta experimental que te permite comprobar este fenómeno tan curioso fácilmente en casa: se llama “BeeSpi”.

¿Qué tipo de herramienta es BeeSpi?

¿Tienes un BeeSpi?

¿Conoces BeeSpi? Es un velocímetro sencillo con forma de U. En su interior hay dos sensores, y cuando un objeto pasa entre los brazos de la U, puede medir su velocidad. Originalmente se diseñó para medir la velocidad de juguetes como canicas, pero gracias a lo práctico que resulta, hoy en día también se utiliza en experimentos de ciencias. Incluso se exporta a otros países. Por eso, a pesar de ser un medidor de velocidad, su gran ventaja es que es muy económico.

BeeSpi V (medidor de velocidad sencillo)

Cuesta alrededor de 3000 yenes, y la versión para experimentos científicos tiene la ventaja de poder medir no solo en km/h, sino también en m/s (metros por segundo). Se usa mucho, por ejemplo, en experimentos donde se construyen montañas rusas para estudiar la energía potencial y la energía cinética. Además, si utilizas dos BeeSpi, incluso puedes medir la aceleración. Gracias a esto, ¡es posible calcular experimentalmente la famosa “aceleración de la gravedad”!

Es muy fácil de hacer en casa, así que te animo a probarlo con tus hijos. Seguro que te sorprenderá comprobar que los objetos ligeros y los pesados tienen la misma aceleración.

Materiales necesarios para el experimento

Necesitarás lo siguiente:

BeeSpi ×2, soporte, pinzas para soporte, cinta métrica, una colchoneta (o vasos de papel), cuentas o canicas

Son materiales comunes en experimentos de ciencias, pero mientras puedas fijar los BeeSpi, puedes improvisar con lo que tengas en casa.
Para la colchoneta, puedes usar algo como esto comprado en una tienda de 100 yenes y cortarlo a medida. También puedes sustituirlo por vasos de papel.

Procedimiento del experimento

① Coloca los dos BeeSpi en el soporte y pon una colchoneta debajo (o un vaso de papel). ② Deja caer una canica y registra los valores del velocímetro superior e inferior. Si la canica golpea el BeeSpi, repite el intento. ③ Si todo sale bien, mide la distancia entre los dos BeeSpi con una regla o cinta métrica.

④ Sustituye las dos velocidades registradas (V₀, V) y la distancia entre los BeeSpi (x) en la fórmula del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado V² – V₀² = 2ax, y calcula la aceleración a con una calculadora. (Más adelante explicamos el principio)

Ejemplo de resultados

Ejemplo de resultados

Principio del experimento: ¿por qué podemos calcular la aceleración de la gravedad?

Vamos a explicar el principio de este experimento usando un velocímetro sencillo. A partir de dos ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (la de la velocidad y la de la posición), eliminando el tiempo t, se obtiene la siguiente expresión: x−x0 representa la distancia recorrida. Midiendo v, v0, x y x0 en esta fórmula, podemos calcular la aceleración a entre esos dos puntos. Como la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado, basta con medir la velocidad en dos posiciones para obtener la aceleración de la gravedad. Por ejemplo, deja caer una bola cinco veces desde una altura de 60,0 cm y mide la velocidad a 40,0 cm y 20,0 cm. Aquí tienes un ejemplo real:

Altura [m]　Velocidad [m/s] (promedio de 5 intentos)
0.400　　　1.93
0.200　　　2.74

Al sustituir estos valores en la fórmula, se obtiene 9.46 m/s². Es un valor bastante cercano al valor teórico de 9.8 m/s². ¡Intenta hacer los cálculos con tus propios datos!

¿Qué es el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado?

La fórmula utilizada en este experimento es una de las del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Se trata de un movimiento en línea recta donde la aceleración (el cambio de velocidad) es constante. La caída libre es un ejemplo típico: ignorando la resistencia del aire, los objetos aumentan su velocidad en 9.8 m/s cada segundo mientras caen.

El fascinante mundo de la aceleración de la gravedad

En este experimento usamos canicas, pero prueba también con objetos de diferentes masas, como cuentas. Verás que la aceleración apenas cambia y se mantiene cerca de 9.8 m/s². Esa es precisamente la parte fascinante de la gravedad. Este hecho fue descubierto hace más de 400 años por Galileo Galilei. “Los objetos pesados y ligeros caen a la misma velocidad”—una idea revolucionaria en su época que más tarde llevó a la ley de la gravitación universal de Newton.

Además, la aceleración de la gravedad varía ligeramente según el lugar en la Tierra. Es un poco mayor en los polos que en el ecuador, donde es ligeramente menor. Por eso, los centros de lanzamiento de cohetes se construyen cerca del ecuador. Incluso una pequeña diferencia en la gravedad influye en la eficiencia para llegar al espacio. En la Luna o Marte, la gravedad es completamente distinta: en la Luna es de unos 1.6 m/s², aproximadamente una sexta parte de la terrestre. Por eso los astronautas se mueven dando saltos ligeros allí.

Un solo concepto como la aceleración de la gravedad nos conecta con la forma de la Tierra y la inmensidad del universo. Esa es la magia de la ciencia. Cambia la altura o el tipo de objeto y sigue experimentando.

Consultas y colaboraciones

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