Caída Libre

Caída Libre

1. Concepto 1

   • Hasta el siglo XVI se aceptaban las enseñanzas del gran sabio de la antigüedad, Aristóteles, que sostenían que los objetos pesados caen más rápido que los ligeros.
     • Fue el célebre italiano Galileo Galilei quien rebatió la concepción de Aristóteles al afirmar que, en ausencia de resistencia de aire, todos los objetos caen con una misma aceleración uniforme.
       • Concepto 2
         • Es aquel movimiento que realizan los cuerpos sometidos únicamente a la acción de su peso Todas las masas que están cerca de la superficie de la Tierra son atraídas hacia su centro mediante una fuerza llamada peso.
           • Cuando se emplea el término objeto en caída libre se incluye tanto el soltar, el lanzar hacia arriba o hacia abajo el objeto.
             • Se llama caída libre entonces al movimiento que ocurre únicamente como consecuencia de la influencia de la gravedad.

2. La aceleración de la gravedad

   • Se denomina así a la aceleración que adquieren los cuerpos a causa de la atracción terrestre. Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren.
     • En la Tierra este valor es de aproximadamente 9,8 m/s², es decir que los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo.
     • Características
       • La aceleración de la gravedad tiene un valor diferente en cada lugar de la Tierra.
       • En los polos, debido al achatamiento de la Tierra, la aceleración de la gravedad alcanza su mayor valor: gP=9,83 m/s2
       • En el Ecuador, a causa del ensanchamiento y rotación de la Tierra; la gravedad alcanza su menor valor: gE=9,79 m/s2
       • A latitud 45ºN y al nivel del mar se llama aceleración normal de la gravedad y tiene valor de: gN=9,81 m/s2

3. MRUV y la caída libre vertical

   • Concepto
     • Si la altura desde la cual caen los cuerpos es pequeña comparada con el radio terrestre (6400 km) y no consideramos la fricción del aire se aprecia que la aceleración de la gravedad permanece prácticamente constante; entonces:
       • La caída libre vertical para alturas pequeñas viene a ser un MRUV y cumple sus mismas leyes
       • La ley de que los cuerpos caen en el vacío con una aceleración que es la misma para todos ellos e independiente de sus pesos respectivos fue establecida por Galileo Galilei y comprobada mediante un experimento espectacular. Desde lo alto de la torre inclinada de la ciudad italiana de Pisa, y en presencia de profesores y alumnos de su Universidad, Galileo soltó a la vez dos balas de cañón, una de ellas diez veces más pesada que la otra. Con este experimento Galileo planteaba una pregunta directamente a la naturaleza y ella se encargó de responder que, dentro del error experimental, ambos cuerpos, a pesar de las diferencias entre sus pesos, caen a la vez, es decir, recorren el mismo espacio en el mismo tiempo.

4. Ecuaciones de la caída libre

   • Donde: h : Altura ?? : Velocidad inicial ?? : Velocidad final g : Aceleración de la gravedad t : Tiempo
     • Características
       • Si un cuerpo es soltado o dejado caer, la velocidad inicial es cero.
         • Si un cuerpo es soltado o lanzado verticalmente hacia abajo la velocidad continuamente aumenta por lo que se trata de un movimiento acelerado.
           • Si un cuerpo es lanzado hacia arriba la velocidad continuamente disminuye lo que da lugar a un movimiento desacelerado.
             • En un lanzamiento vertical hacia arriba, la velocidad en el punto de altura máxima es cero
               • Si un cuerpo es lanzado hacia arriba el tiempo de subida es igual al tiempo de bajada con respecto a un mismo nivel de referencia. ??? = ??�
                 • La rapidez de subida y la rapidez de bajada a un mismo nivel son iguales. ?? = ?�
                   • La altura máxima ???? = ?? 2 2�
                     • El tiempo de subida: ?? = ?? �
                       • El tiempo de vuelo ?? = 2?? �