La caduta libera è un tipo di movimento che si verifica quando un corpo è sotto l'influenza di una forza. Il corpo abbandonato, da fermo, si muove verticalmente in una traiettoria discendente per l'azione della gravità.
Vicino alla superficie terrestre, la caduta libera è sotto l'influenza dell'accelerazione di gravità (g), considerando la resistenza dell'aria o del vuoto trascurabile.
Questo movimento è classificato come uniformemente accelerato. Vale a dire che l'accelerazione è costante, poiché la velocità con cui il corpo cade aumenta a una velocità di circa 9,8 m/s ogni secondo.
Il movimento opposto, cioè il lancio verso l'alto, è chiamato movimento uniformemente ritardato e a causa della direzione l'accelerazione è considerata negativa.
formule di caduta libera
Come abbiamo visto, la caduta libera è un moto uniformemente accelerato perché l'accelerazione è costante lungo un percorso rettilineo verticale.
Quando si lancia un corpo verso il basso da fermo, la velocità iniziale è zero (v0 = 0). Sotto l'azione della gravità (g), ci vorrà tempo (t) per percorrere una certa distanza (h). Pertanto, la caduta libera può essere descritta dalle equazioni:
Calcolo della velocità di caduta libera:
Dove,
v è la velocità, in metri al secondo (m/s)
g è l'accelerazione di gravità, in metri al secondo quadrato (m/sec2)
t è l'intervallo di tempo, in secondi (s)
Calcolo dell'altezza di caduta libera:
L'altezza (h) è espressa in metri (m).
Equazione di Torricelli:
L'equazione di Torricelli è utile per calcolare il tasso di caduta nei problemi senza dati temporali. Quindi, possiamo mettere in relazione l'altezza (h) con la velocità (v).
Ricorda che il valore di g è variabile a seconda dell'altitudine e della latitudine. Ad esempio, il valore 9,80665 m/s2 corrisponde alla normale accelerazione di gravità a 45º di latitudine e al livello del mare. Tuttavia, è comune approssimare il valore a 10 m/s2 negli esercizi per facilitare i calcoli, poiché vicino alla superficie è possibile considerarla costante.
Grafica autunnale gratuita
Graficamente la velocità di spostamento rispetto al tempo è espressa in una retta ascendente e la variazione di posizione nel tempo in una parabola.
Esercizi di caduta libera
domanda 1
Considerando che un corpo vicino alla superficie terrestre, soggetto ad un'accelerazione di gravità di 10 m/s2, viene abbandonato e dopo 2 secondi colpisce il suolo, da quale altezza è caduto il corpo?
a) 10 m
b) 15 m
c) 20 m
d) 30 m
Alternativa corretta: c) 20 m
Nota che il corpo è stato abbandonato, quindi la velocità iniziale è zero. L'affermazione ci fornisce 2 dadi, accelerazione e tempo, per determinare l'altezza. Pertanto, possiamo usare l'equazione della posizione oraria:
Pertanto, un corpo abbandonato da un'altezza di 20 metri raggiunge il suolo in 2 secondi.
Domanda 2
Marta ha rovesciato una tazza che era appoggiata su un punto. Sapendo che l'oggetto ha impiegato 2 secondi per raggiungere il suolo, qual è la velocità acquisita dalla tazza durante il movimento sapendo che l'accelerazione di gravità è di 10 m/s2?
a) 30 m/s
b) 20 m/s
c) 15 m/s
d) 10 m/s
Alternativa corretta: ) 20 m/s
La velocità nel movimento di caduta libera aumenta in modo costante. Pertanto, per determinare la velocità con cui la tazza colpisce il suolo, utilizziamo la formula della velocità, che mette in relazione l'accelerazione e il tempo.
V = g.t
V = 10. 2
V = 20 m/s
Domanda 3
Un corpo cade a terra in caduta libera alla velocità di 30 m/s. Trascurando la resistenza dell'aria e considerando l'accelerazione di gravità 10 m/s2, quanto è durato il trasloco?
a) 4.0 s
b) 1.0 s
c) 2.0 s
d) 3.0 s
Alternativa corretta: d) d) 3.0 s
Per calcolare il tempo, usiamo la formula della velocità:
Pertanto, in caduta libera ad una velocità di 30 m/s, il movimento è durato 3 secondi.
Ottieni maggiori conoscenze leggendo i testi qui sotto.
- Esercizi di caduta libera
- Lancio verticale
- accelerazione di gravità
- forza gravitazionale
- movimento uniformemente variato
