Ejercicios de caída libre

Ejercicios de caída libre

Pon a prueba tu conocimiento del movimiento de caída libre con el 10 preguntas a seguir. Consulte los comentarios después de los comentarios para responder a sus preguntas sobre el tema.

Para los cálculos, use las fórmulas:

Velocidad en caída libre: v = gt
Altura en caída libre: h = gt2/ 2
Ecuación de Torricelli: v2 = 2.gh

Pregunta 1

Analiza las siguientes oraciones sobre el movimiento de caída libre y juzga como verdadera (V) o falsa (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 a la misma velocidad en 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, despreciando la fuerza de fricción del aire.

II. FALSO. La velocidad es directamente proporcional, porque en caída libre aumenta a una tasa constante. Observe la siguiente fórmula.

V = gt

Compare el tiempo de caída de dos cuerpos, C1 y C2, con una velocidad de 20 m / sy 30 m / s, respectivamente:

III. VERDADERO. En la 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 la velocidad en relación con el tiempo es una línea 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 presenta una aceleración que varía a razón constante.

En el movimiento de caída libre, la aceleración es constante, que aumenta a una tasa constante es la velocidad.

Como es un movimiento uniformemente variado, el gráfico de velocidad x tiempo del movimiento de caída libre es una línea ascendente.

La velocidad inicial en el movimiento de caída libre es cero. Cuando se abandona el cuerpo, sigue una trayectoria recta, vertical y orientada hacia abajo.

Pregunta 3

Bajo la aceleración de la gravedad a 10 m / s2, ¿qué tan rápido cae una gota de agua del grifo a una altura de 5 m, considerando que partió del reposo y la resistencia del aire es cero?

a) 5 m / s
b) 1 m / s
c) 15 m / s
d) 10 m / s

Alternativa correta: 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 tocar el suelo una fruta que cae de un árbol, situado a una altura de 25 m? Ignore 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 este tema usaremos la fórmula de altura en caída libre.

Por lo tanto, la fruta al caer 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 al caer golpeó el suelo en 2 segundos.

Pregunta 6

Se dejó caer una bola de boliche 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 por hora podemos calcular la posición de la bola de boliche en 2 segundos.

A continuación, restamos la altura total de la altura calculada previamente.

h = 80 – 20 m
h = 60 m

Por tanto, la bola de boliche estaba a 60 metros 2 segundos después del inicio del movimiento.

Pregunta 7

(UFB) Dos personas caen desde la misma altura, una con el paracaídas abierto y la otra con el paracaídas cerrado. Quién llegará al suelo primero, si los medios son:

a) el vacío?
¿Jabali?

Respuesta correcta:

a) En el vacío las dos personas llegarán al mismo tiempo, porque la única fuerza que actuará sobre ellas es la gravedad.

b) Con la resistencia del aire, la persona con el paracaídas abierto sufrirá más influencia, 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 al mismo tiempo 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, respecto al movimiento de estos dos cuerpos, que:

a) Los dos 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) Los dos llegan al suelo al mismo tiempo.

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 Bháskara 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 tardó el cuerpo A y, por tanto, la primera alternativa es la correcta: los dos llegan al suelo al mismo tiempo.

Pregunta 9

(Mackenzie-SP) Joãozinho deja un cuerpo desde lo alto de una torre desde el reposo. 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 siguientes 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 lo tanto:

Por lo tanto, la distancia en 4 segundos es la diferencia entre H y D.

H – D = 18 g – 2 g
H – D = 16 g

Dado que la respuesta debe darse en términos de D, ya que D representa 2g, entonces 16g es lo mismo que 8D y, por lo tanto, 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 mayor
d) nueve veces mayor
e) doce veces mayor

Alternativa correcta: d) nueve veces mayor.

1er paso calculando la distancia vertical en el tiempo de 2s.

2º paso: calcula la distancia recorrida en 6 s.

180 m es 9 veces mayor que 20 m. Por tanto, la alternativa d es correcta.

Obtenga más conocimientos leyendo los siguientes textos.

  • Caída libre
  • Liberación vertical
  • Aceleración por gravedad
  • Movimiento uniformemente variado