Caída libre

Caída libre

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 una trayectoria orientada hacia abajo 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 la resistencia del aire o el vacío en insignificante.

Este movimiento se clasifica como uniformemente acelerado. Esto significa que la aceleración es constante, ya que la velocidad a la que cae el cuerpo aumenta a una velocidad de aproximadamente 9,8 m / s por segundo.

El movimiento opuesto, es decir, el movimiento ascendente, se denomina movimiento uniformemente retrasado y, debido a la dirección, la aceleración se considera negativa.

Fórmulas de caída libre

Como hemos visto, la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado, ya que la aceleración es constante en una trayectoria recta y vertical.

Al lanzar un cuerpo hacia abajo desde el reposo, la velocidad inicial es cero (v0 = 0). Bajo la acción de la gravedad (g), le tomará tiempo
g es la aceleración debida a la gravedad, en metros por segundo al cuadrado (m / s2)
t es el intervalo de tiempo, en segundos (s)

Cálculo de altura en caída libre:

La altura (h) se expresa en metros (m).

Ecuación de Torricelli:

La ecuación de Torricelli es útil para calcular la velocidad de caída en problemas sin datos de tiempo. Por tanto, podemos relacionar la altura (h) con la rapidez (v).

Vale la pena recordar que el valor de g varía 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.

Gráficos de caída libre

Gráficamente, la velocidad del movimiento en relación al tiempo se expresa en una línea ascendente y la variación de la posición en el tiempo en una parábola.

Ejercicios de caída libre

Pregunta 1

Considerando que un cuerpo cercano a la superficie de la Tierra, sujeto a una aceleración de la gravedad de 10 m / s2, se abandona y después de 2 segundos llega al 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 datos, aceleración y tiempo, de modo que se determina 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 dejó caer 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 del movimiento de caída libre aumenta a un ritmo constante. Por lo tanto, para determinar la velocidad a la que la copa llega al suelo, usamos la fórmula de velocidad, que relaciona la aceleración y el tiempo.

V = gt
V = 10. 2
V = 20 m / s

Pregunta 3

Un cuerpo cae al suelo en caída libre a una velocidad de 30 m / s. Despreciando la resistencia del aire y considerando la aceleración de la gravedad 10 m / s2, ¿cuánto duró el movimiento?

a) 4,0 s
b) 1,0 s
c) 2,0 s
d) 3,0 s

Alternativa correta: 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.

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