La
caída libre existe cuando un cuerpo es liberado desde una altura X, con una
velocidad inicial cero y durante la caída adquiere aceleración debido a la
fuerza de gravedad.
La
caída libre de los cuerpos es una magnitud física que se refiere a un movimiento
con sentido vertical hacía abajo, partiendo del reposo (velocidad inicial = 0),
e idealmente sin ningún obstáculo o circunstancia que frene el movimiento.
Todos los cuerpos caen con la misma velocidad en el vacío. En el aire, esta
propiedad es notoria para cuerpos pesados, pero no para cuerpos ligeros, como
una hoja de árbol o un papel, debido a que el aire produce fricción, ofreciendo
una resistencia que frena el movimiento de aceleración de la caída libre.
La
Caída libre es un movimiento uniformemente acelerado. Para fines prácticos, no
tomamos en cuenta el efecto de la fricción del aire. Para hacer los cálculos de
caída libre, utilizamos una constante y tres variables. La constante es el
valor de aceleración de la gravedad (g) que es de g=981cm/s2 o g=9.81m/s2. Esto significa que un cuerpo acelerará 9.81
metros cada segundo. La primera variable es la velocidad final (vo o vf), que
es la velocidad que alcanza el objeto al final del recorrido. Otra variable es
el tiempo (t), que es lo que tarda en recorrer desde el punto de inicio al
final de recorrido. La tercera variable es la altura (h) que es la distancia
que separa el punto de inicio hasta el fin del recorrido.
Las
unidades convencionales para cada elemento, son:
g = m/s2
vo = m/s
vf = m/s
h = m
t = s
t = s
Las formulas correspondientes a caída libre son las siguientes:
Velocidad
final:
vf= vo + (g*t)
Tiempo:
t= (vf- vo) /g
Altura:
h= vot
+(½ gt2)
EJERCICIOS PROPUESTOS DE TAREA
Problema 1: Calcular la
velocidad final de un objeto en caída libre, que parte de reposo y cae durante
5.5 segundos. Construir gráfica.
Problema 2: Calcular
la velocidad final de un objeto en caída libre, con un impulso inicial de 11
m/s y cae durante 7.3 segundos. Construir gráfica.
Problema 3: Calcular la altura
desde la que fue lanzado un objeto en caída libre, que tardó 6.5 segundos en tocar el suelo. Construir
gráfica.
Problema 4: Calcular la altura desde la que fue lanzado un
objeto en caída libre, con una velocidad inicial de 10 m/s, que tardó 4.5
segundos en tocar el suelo. Construir gráfica.
Problema 5: Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial v0 = 30 m / s. Considerar que g = 10 m /s2 y se desprecia la resistencia del aire.
a) ¿Cuál será la velocidad del cuerpo 2 segundos después del lanzamiento?
b) ¿Cuánto tarda el cuerpo en llegar al punto más alto de su trayectoria?
Problema 5: Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial v0 = 30 m / s. Considerar que g = 10 m /s2 y se desprecia la resistencia del aire.
a) ¿Cuál será la velocidad del cuerpo 2 segundos después del lanzamiento?
b) ¿Cuánto tarda el cuerpo en llegar al punto más alto de su trayectoria?
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