La caída libre, es uno de los conceptos que más interés ha tenido en el estudio del movimiento de caída de los cuerpos próximos a la superficie de la tierra. Por ejemplo, el hecho de lanzar una piedra o simplemente soltarla hasta esperar que caiga sobre el suelo, hacemos un experimento básico sobre este hecho, e incluso podemos darnos cuenta del aumento de la velocidad del objeto mientras el tiempo transcurre.
Se dice entonces, que un cuerpo experimente una caída libre, si desciende sobre la superficie de la tierra y no sufre ninguna resistencia originada por el aire o cualquier otro factor o sustancia. De manera práctica, la resistencia del aire se puede despreciar ya que es tan pequeña.
La caída libre, es uno de los conceptos que más interés ha tenido en el estudio del movimiento de caída de los cuerpos próximos a la superficie de la tierra. Por ejemplo, el hecho de lanzar una piedra o simplemente soltarla hasta esperar que caiga sobre el suelo, hacemos un experimento básico sobre este hecho, e incluso podemos darnos cuenta del aumento de la velocidad del objeto mientras el tiempo transcurre.
Se dice entonces, que un cuerpo experimente una caída libre, si desciende sobre la superficie de la tierra y no sufre ninguna resistencia originada por el aire o cualquier otro factor o sustancia. De manera práctica, la resistencia del aire se puede despreciar ya que es tan pequeña.
Galileo dedujo que, si se dejan caer simultáneamente dos objetos a la misma altura, uno pesado y otro ligero ambos llegarán o caerán sobre el suelo con la misma aceleración y al mismo tiempo, lo contrario a Aristóteles.
La caída libre de un cuerpo se puede considerar un caso particular de M.R.U.V, en tal caso no debemos tomar en consideración la resistencia del aire. Por lo tanto, su rapidez aumenta en forma directamente proporcional al tiempo , es decir su aceleración constante, esta aceleración recibe el nombre de aceleración de gravedad y se representa por “ g ” Bajo estas bases se inició el proceso para las fórmulas de caída libre, y así iniciar un estudio exhausto de esto.
Caída libre
• Se debe considerar que la aceleración de la gravedad es una magnitud vectorial cuya dirección está dirigida hacia el centro de la Tierra.
• Como se sabe, los vectores dirigidos hacia arriba son positivos y los dirigidos hacia abajo son negativos, puesto que la aceleración de la gravedad está dirigida hacia abajo tendrá signo negativo.
• Generalmente, se acostumbra representar la aceleración de la gravedad con la letra g y se le da una magnitud de:
g= 9.8 m/s2
El vector aceleración de gravedad “g “ tiene las siguientes características:
I. Módulo: 9,8 m/s2 para puntos cercanos a la superficie de la Tierra, esto significa que la rapidez del cuerpo aumenta en 9,8 m/s2 en cada segundo
II. Dirección: Vertical
III. Sentido: Hacia el centro de la Tierra( sentido negativo del eje y).
Caída libre
t= 0 v=0
t= 1 s v= 9.81 m/s t= 2 s v= 19.6 m/s t= 3 s v= 29.4 m/s
Cuando un cuerpo desciende en caída libre, su velocidad aumenta 9.8 m/s en cada intervalo de 1 segundo.
Para resolver problemas de caída libre se utilizan las mismas fórmulas del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado pero se cambia la letra a de aceleración por g de aceleración de la gravedad y la letra d de distancia por h de altura.
Tiro vertical
Este movimiento se presenta cuando un objeto se lanza verticalmente hacia arriba y se puede observar que la magnitud de su velocidad va disminuyendo hasta anularse al alcanzar su altura máxima. Su regreso se inicia de inmediato para llegar al mismo punto donde fue lanzado y adquiere la misma magnitud de velocidad con la cual partió. De la misma manera, el tiempo empleado en subir es el mismo utilizado
para bajar. Concluyendo: El tiro vertical experimenta la misma aceleración que la caída libre de los objetos, por lo tanto, emplea las mismas ecuaciones.
Fórmulas de caída libre y Tiro vertical
Existen diversas fórmulas para el tema de caída libre, sin embargo es importante diferenciar unas de otras ya que despejando algunas variables se nos generará otra fórmula y así sucesivamente.
Considerando a la gravedad como g =
El lanzamiento vertical hacia arriba y la caída libre son por analogía las mismas del MRUV, pero en este caso la aceleración del MRUV es igual a la gravedad g = 9.8m/s2
MRUV (Aceleración = gravedad.) Caída libre y tiro vertical
Comparación de las fórmulas de caída libre y tiro vertical.
Las fórmulas son las mismas la diferencia es que si lanzamos un cuerpo hacia abajo (caída libre la gravedad es (positiva) porque el movimiento del cuerpo es a favor de ella. Pero si el cuerpo se lanza hacia arriba la gravedad es (negativa) porque el movimiento del cuerpo va en contra de la gravedad. (Tomar en cuenta este criterio cuando estén resolviendo los ejercicios)
Diferencias
Mientras en caída libre el móvil desciende, en tiro vertical asciende.
El movimiento de caída libre se considera como movimiento acelerado, mientras en tiro vertical se considera movimiento desacelerado.
En caída libre existe un tiempo máximo empleado para que le móvil imparte en el suelo, en tiro vertical un tiempo máximo en el que el móvil alcanza la altura máxima.
En tiro vertical la velocidad inicial siempre es mayor a cero, en caída libre puede ser cero o en caso se analiza un tramo del recorrido puede ser mayor a cero.
Semejanzas
Ambos tipos de movimiento están sometidos a la aceleración de la gravedad.
El movimiento es rectilíneo, en este caso vertical rectilíneo.
Ambos son un tipo de movimiento rectilíneo uniforme variado.
Fórmulas
Caída libre Tiro vertical
gt Vo
Vf Vf Vogt
gt Vf Vo
Si 0 VoVf gt gt
Vf
Vo Vf2 Vo22gh
gh Vo
Vf2 22 Vo2 Vf2 2gh gh
Vf
Vo2 2 2 2
2 1gt Vot
h
2
2 1gt Vot
h
g h Vo
2
2 max
2
2 0 h 1gt Vo
Si
segundo enésimo
n
n Vo g
hn
2
1
2
segundo enésimo
n
n Vo g
hn
2
1 2
Problemas desarrollados
