Caida Libre

Caida Libre

Cuando un objeto contundente cae de manera que existe una ausencia clara de resistencia del aire, es decir con una aceleración constante, a este fenómeno se le llama caída libre.

Durante el pasar de la historia grandes pensadores exponía ideas las cuales ayudaron a la comprensión parcial del fenómeno denominado caída libre, uno de estas ideas expuestas fue la del gran filosofo Galileo Galilei la cual surgió de una leyenda, la cual menciona que Galileo realizo un experimento en la torre inclinada de Pisa, ahí el arrogo simultáneamente dos objetos de peso diferente, estos llegaron a suelo casi o al mismo tiempo, aunque muchos aseguran que este experimento es solo una leyenda, la verdad es que Galileo elaboro una gran cantidad de experimento sistemáticos sobre objetos y su movimiento en planos inclinados, por ejemplo; el hizo rodar una espera por un plano pequeñamente inclina, al mismo tiempo midió las distancia en intervalos sucesivos de tiempo. El objetivo de utilizar un plano inclinado es de reducir la aceleración y aumentar la efectividad al medir las distancias en los intervalos precisos.

Al ir aumentando la pendiente del plano inclinado, Galileo pudo sacar conclusiones matemáticas acerca de la caída libre de un cuerpo. Así como el ejemplo anterior se podrían citar muchos grandes pensadores que ayudaron a elaborar el concepto de caída libre, tanto que se llenaría un libro entero.

En si la definición de caída libre es la siguiente, un objeto que se encuentra en caída libre es cualquier objeto que se encuentre bajo la influencia de la gravedad, sin importar cual sea su movimiento inicial. Ya sea los objetos soltados desde el reposo, los objetos lanzados hacia arriba o hacia abajo, estos objetos una vez soltados ya se encuentran en caída libre.

Como información adicional cualquier objeto en cada libre presenta un aceleración hacía abajo (gravedad) sin tomar en cuenta el movimiento del objeto en cualquier instante.

Como sw dice que no existe resistencia del aire se supone que la aceleración es constante, entonces el movimiento del objeto en caída libre es similar al movimiento de un objeto de una dimensión con aceleración constante o movimiento rectilíneo uniforme acelerado, es por eso que se utilizan las mismas formulas para la solución de problemas de caída libre, las únicas observaciones que se deben hacer es si el movimiento se hace a lo largo de una dirección vertical (dirección eje y) o ha dirección horizontal (dirección eje x) y observar si la aceleración es hacia abajo o hacia arriba, esta variación solo cambiara el signo de la aceleración, a su vez el termino aceleración será sustituido por el termino gravedad, la cual tiene un valor preestablecido el cual es de a = g = - 9.80 m/s2, nótese el singo negativo, está ahí porque la gravedad es ejercida hacia abajo y al tener un valor preestablecido (aceleración constante) el movimiento del objeto en caída libre se asocia con el MRUA.

Ejemplo.

Una pelota de golf se suelta desde el reposo del techo de un edificio muy alto, evitando la resistencia del aire, calcular la posición y velocidad de la pelota después de 3.00 s.

Protocolo de solución.

Primero no hay necesidad de una conversión de unidades.

Los datos que se tienen son los siguientes:

a = g = - 9.80 m/s2

t = 3.00 s

y0 = 0 en t = 0

v0 = 0

Se busca:

v =?

∆y=? (desplazamiento).

Es por eso que se utilizaran las siguientes formulas.

y también:

Entonces solo queda sustituir.

Para obtener la velocidad se hace lo siguiente:

v = 0 + (−9.80 m/s2) (3.00 s)

v = (−9.80 m/s2) (3.00 s)

v = - 29.4 m/s

Para encontrar la posición se hace lo siguiente:

Solo se sustituye en la ecuación los valores.

∆y = (0)(3.00 s) + ½(−9.80 m/s2)(3.00 s)2

∆y = ½(−9.80 m/s2) (3.00 s)2

∆y = ½(−9.80 m/s2) (9 s2)

Y = ½(- 88.2 m)

y = - 44.1 m

La velocidad de caída del objeto en t = 3.00 s es igual a v = −29.4 m/s (el signo menos indica que la velocidad va hacia abajo).

La posición del objeto en t = 3.00 s es igual a y = −44.1 m (el signo menos indica que la posición del objeto en este intervalo de tiempo está abajo del origen).


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