Pon a prueba tu conocimiento del movimiento de caída libre con el 10 preguntas a seguir. Consulte los comentarios después de la retroalimentación para obtener respuestas a sus preguntas.
Para los cálculos, use las fórmulas:
Velocidad de caída libre: v = g.t
Altura en caída libre: h = gt2/2
Ecuación de Torricelli: v2 = 2.g.h
Pregunta 1
Repase las siguientes oraciones sobre el movimiento de caída libre y juzgue como verdaderas (V) o falsas (F).
I. La masa de un cuerpo influye en el movimiento de caída libre.
II. La velocidad de un cuerpo en caída libre es inversamente proporcional a la duración del movimiento.
III. La aceleración de la gravedad local actúa sobre los cuerpos en caída libre.
IV. En el vacío, una pluma y una pelota de golf caen con la misma velocidad de caída libre.
La secuencia correcta es:
a) V, F, F, V
b) F, V, F, F
c) F, F, V, V
d) V, F, V, f
Alternativa correcta: c) F, F, V, V.
I. FALSO. La caída libre está influenciada por la aceleración de la gravedad local y, por lo tanto, cuerpos con diferentes masas llegarían al suelo al mismo tiempo, sin tener en cuenta la fuerza de fricción del aire.
II. FALSO. La velocidad es directamente proporcional, ya que en caída libre aumenta a una tasa constante. Tenga en cuenta la fórmula siguiente.
V = g.t
Compare el tiempo de caída de dos cuerpos, C1 y C2, con velocidades de 20 m / sy 30 m / s, respectivamente:
III. VERDADERO. En caída libre, la fuerza de la gravedad actúa sobre los cuerpos, que no están sujetos a otras fuerzas como el arrastre o la fricción.
IV. En este caso, la única fuerza que actúa sobre ellos es la aceleración de la gravedad, ya que están bajo la influencia de la misma fuerza entonces llegarán al mismo tiempo.
Pregunta 2
Respecto al movimiento de caída libre, es INCORRECTO afirmar que:
a) Gráficamente, la variación de velocidad en relación al tiempo es una recta ascendente.
b) El movimiento de caída libre varía uniformemente.
c) La trayectoria de un cuerpo en caída libre es recta, vertical y orientada hacia abajo.
d) El cuerpo en caída libre presenta una aceleración que aumenta a un ritmo constante.
Alternativa incorrecta: d) El cuerpo en caída libre tiene una aceleración que varía a razón constante.
En el movimiento de caída libre, la aceleración es constante, lo que aumenta a una tasa constante es la velocidad.
Debido a que es un movimiento uniformemente variado, la gráfica de velocidad vs. tiempo del movimiento de caída libre es una recta ascendente.
La velocidad inicial en el movimiento de caída libre es nula. Cuando se abandona el cuerpo, sigue una trayectoria recta, vertical y orientada hacia abajo.
Pregunta 3
Con aceleración por gravedad de 10 m / s2, ¿cuál es la velocidad a la que cae una gota de agua del grifo a una altura de 5 m, considerando que partió del reposo y la resistencia del aire es nula?
a) 5 m / s
b) 1 m / s
c) 15 m / s
d) 10 m / s
Alternativa correcta: d) 10 m / s
Para esta pregunta usaremos la fórmula de la ecuación de Torricelli.
Por tanto, una caída a partir de 5 metros de altura adquiere una velocidad de 10 m / s.
pregunta 4
¿Cuánto tiempo, aproximadamente, tarda en llegar al suelo una fruta que cae de un árbol, situado a una altura de 25 m? Desprecie la resistencia del aire y considere g = 10 m / s2.
a) 2,24 s
b) 3,0 s
c) 4,45 s
d) 5,0 s
Alternativa correcta: a) 2,24 s.
Para esta pregunta usaremos la fórmula de altura de caída libre.
Así, la fruta que cae del árbol tocará el suelo después de 2,24 segundos.
pregunta 5
Descuidando la resistencia del aire, si un jarrón que estaba en un balcón se cae y tarda 2 segundos en llegar al suelo, ¿qué altura tiene el objeto? Considere g = 10 m / s2.
a) 10 m
b) 20 m
c) 30 m
d) 40 m
Alternativa correcta: b) 20 m.
Para determinar qué tan alto era el objeto, usaremos la siguiente fórmula.
Por lo tanto, el objeto estaba a una altura de 20 metros y cuando cayó, golpeó el suelo en 2 segundos.
pregunta 6
Una bola de boliche se dejó caer desde un balcón a 80 metros del suelo y adquirió un movimiento de caída libre. ¿Qué altura tenía la pelota después de 2 segundos?
a) 60 m
b) 40 m
c) 20 m
d) 10 m
Alternativa correcta: a) 60 m.
Usando la ecuación del espacio horario podemos calcular la posición de la bola de boliche en un tiempo de 2 segundos.
A continuación, restamos la altura total de la altura calculada previamente.
h = 80 - 20 m
h = 60 m
Así, la bola de boliche estaba a 60 metros a los 2 segundos del inicio del movimiento.
pregunta 7
(UFB) Dos personas se encuentran cayendo desde la misma altura, una con el paracaídas abierto y la otra con el paracaídas cerrado. Quién llegará al suelo primero, si el medio es:
a) el vacío?
b) el aire?
Respuesta correcta:
a) En el vacío, ambas personas llegarán al mismo tiempo, ya que la única fuerza que actuará sobre ellas es la gravedad.
b) Con la resistencia del aire, la persona con el paracaídas abierto estará más influenciada ya que provoca un efecto retardador en el movimiento. En este caso, este último llegará primero.
pregunta 8
(Vunesp) Un cuerpo A se deja caer desde una altura de 80 m en el mismo instante en que un cuerpo B se lanza verticalmente hacia abajo con una velocidad inicial de 10 m / s desde una altura de 120 m. Despreciando la resistencia del aire y considerando que la aceleración de la gravedad es de 10 m / s2, es correcto afirmar, sobre el movimiento de estos dos cuerpos, que:
a) Ambos llegan al suelo al mismo tiempo.
b) El cuerpo B llega al suelo 2.0 s antes que el cuerpo A
c) El tiempo que tarda el cuerpo A en llegar al suelo es 2,0 s menos que el tiempo que tarda B
d) El cuerpo A golpea el suelo 4.0 s antes que el cuerpo B
e) El cuerpo B golpea el suelo 4.0 s antes que el cuerpo A
Alternativa correcta: a) Ambos llegan al suelo en el mismo instante.
Comencemos calculando el tiempo del cuerpo A.
Ahora calculamos el tiempo del cuerpo B.
Cuando lleguemos a una ecuación de segundo grado, usaremos la fórmula de Bhaskara para encontrar el tiempo.
Como el tiempo no puede ser negativo, el tiempo del cuerpo b fue de 4 segundos, que es igual al tiempo que el cuerpo A tomó y, por lo tanto, la primera alternativa es correcta: los dos llegan al suelo en el mismo instante.
pregunta 9
(Mackenzie-SP) Joãozinho deja un cuerpo en reposo desde lo alto de una torre. Durante la caída libre, con constante g, observa que en los primeros dos segundos el cuerpo recorre la distancia D. La distancia recorrida por el cuerpo en los próximos 4 s será:
a) 4D
b) 5D
c) 6D
d) 8D
e) 9D
Alternativa correcta: d) 8D.
La distancia D en los dos primeros segundos viene dada por:
La distancia en los siguientes 4 segundos indica que el cuerpo ya estaba en 6 segundos de movimiento y, por tanto:
Por tanto, la distancia en 4 segundos es la diferencia entre H y D.
H - D = 18 g - 2 g
H - D = 16 g
Como la respuesta debe darse en términos de D, como D representa 2g, entonces 16g es lo mismo que 8D, por lo que la alternativa d es correcta.
pregunta 10
(UFRJ) Un cuerpo en caída libre recorre una cierta distancia vertical en 2 s; por lo tanto, la distancia recorrida 6 s será
un doble
b) triple
c) seis veces más grande
d) nueve veces más grande
e) doce veces más grande
Alternativa correcta: d) nueve veces más grande.
El primer paso calcula la distancia vertical en 2 segundos.
2º paso: calcula la distancia recorrida en 6 s.
180 m es 9 veces más grande que 20 m. Por tanto, la alternativa d es correcta.
Obtenga más conocimiento leyendo los textos a continuación.
- Caída libre
- fuerza gravitacional
- Lanzamiento vertical
- aceleración de la gravedad
- movimiento uniformemente variado
