La caída libre es un tipo de movimiento que ocurre cuando un cuerpo está bajo la influencia de una fuerza. El cuerpo abandonado, desde el reposo, se mueve verticalmente en trayectoria descendente debido a la acción de la gravedad.
Cerca de la superficie de la tierra, la caída libre está bajo la influencia de la aceleración de la gravedad (g), considerando una resistencia insignificante al aire o al vacío.
Este movimiento se clasifica como uniformemente acelerado. Es decir, la aceleración es constante, ya que la velocidad a la que cae el cuerpo aumenta a un ritmo de aproximadamente 9,8 m / s por segundo.
El movimiento opuesto, es decir, el tiro hacia arriba, se llama movimiento uniformemente retardado y debido a la dirección en que la aceleración se considera negativa.
fórmulas de caída libre
Como hemos visto, la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado porque la aceleración es constante a lo largo de una trayectoria recta y vertical.
Al lanzar un cuerpo hacia abajo desde el reposo, la velocidad inicial es cero (v
0 = 0). Bajo la acción de la gravedad (g), tomará tiempo (t) recorrer una cierta distancia (h). Por tanto, la caída libre se puede describir mediante las ecuaciones:Cálculo de velocidad de caída libre:
Dónde,
v es la velocidad, en metros por segundo (m / s)
g es la aceleración de la gravedad, en metros por segundo al cuadrado (m / seg2)
t es el intervalo de tiempo, en segundos (s)
Cálculo de altura de caída libre:
La altura (h) se expresa en metros (m).
Ecuación de Torricelli:
La ecuación de Torricelli es útil para calcular la tasa de caída en problemas sin datos de tiempo. Por tanto, podemos relacionar la altura (h) con la velocidad (v).
Recuerde que el valor de g es variable según la altitud y la latitud. Por ejemplo, el valor 9.80665 m / s2 corresponde a la aceleración normal de la gravedad a 45º de latitud y al nivel del mar. Sin embargo, es común aproximar el valor a 10 m / s2 en ejercicios para facilitar los cálculos, ya que cerca de la superficie se puede considerar constante.
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Gráficamente, la velocidad del movimiento con respecto al tiempo se expresa en una línea recta ascendente y la variación de posición en el tiempo en una parábola.
Ejercicios de caída libre
Pregunta 1
Mientras que un cuerpo cerca de la superficie de la tierra, sujeto a una aceleración de la gravedad de 10 m / s2, se abandona y después de 2 segundos golpea el suelo, ¿desde qué altura cayó libre el cuerpo?
a) 10 m
b) 15 m
c) 20 m
d) 30 m
Alternativa correcta: c) 20 m
Tenga en cuenta que el cuerpo ha sido abandonado, por lo que la velocidad inicial es cero. El enunciado nos da 2 dados, aceleración y tiempo, para determinar la altura. Por lo tanto, podemos usar la ecuación de posición horaria:
Por tanto, un cuerpo abandonado desde una altura de 20 metros llega al suelo en 2 segundos.
Pregunta 2
Marta derribó una taza que estaba apoyada en un lugar. Sabiendo que el objeto tardó 2 segundos en llegar al suelo, ¿cuál es la velocidad que adquiere la copa durante el movimiento sabiendo que la aceleración de la gravedad es de 10 m / s?2?
a) 30 m / s
b) 20 m / s
c) 15 m / s
d) 10 m / s
Alternativa correcta:) 20 m / s
La velocidad en el movimiento de caída libre aumenta a un ritmo constante. Por lo tanto, para determinar qué tan rápido golpea la taza contra el suelo, usamos la fórmula de la velocidad, que relaciona la aceleración y el tiempo.
V = g.t
V = 10. 2
V = 20 m / s
Pregunta 3
Un cuerpo cae al suelo en caída libre a una velocidad de 30 m / s. Despreciar la resistencia del aire y considerar la aceleración de la gravedad 10 m / s2, ¿cuánto duró la mudanza?
a) 4.0 s
b) 1,0 s
c) 2,0 s
d) 3,0 s
Alternativa correcta: d) d) 3,0 s
Para calcular el tiempo, usamos la fórmula de velocidad:
Por tanto, en caída libre a una velocidad de 30 m / s, el movimiento duró 3 segundos.
Obtenga más conocimiento leyendo los textos a continuación.
- Ejercicios de caída libre
- Lanzamiento vertical
- aceleración de la gravedad
- fuerza gravitacional
- movimiento uniformemente variado
