Exzamenes

CAÍDA LIBRE
Se le llama caída libre al movimiento que se debe únicamente a la influencia de la gravedad.
• 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 9.81 m/s², es decir que los cuerpos que caen libremente aumentan su
velocidad (hacia abajo)a razón de 9.81 m/s cada segundo.
• En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire.
La aceleración a la que se ve sometido un cuerpo en caída libre es tan importante en la Física que
recibe el nombre especial de aceleración de la gravedad y se representa mediante la letra g.
Lugar g (m/s²)
Mercurio 2.8
Venus 8.9
Tierra 9.8
Marte 3.7
Júpiter 22.9
Saturno 9.1
Urano 7.8Neptuno 11.0
Luna 1.6
Hemos dicho antes que la aceleración de un cuerpo en caída libre
dependía del lugar en el que se encontrara. En la tabla de la izquierda se
muestran algunos valores aproximados de g en diferentes planetas de
nuestro Sistema Solar.
Para facilitar la elaboración de cálculos a veces se utiliza el valor
aproximado de 10 m/s² para la aceleración de la gravedad enla Tierra,
aunque lo correcto es usar 9.81 m/s².
En el gráfico y en la tabla se puede ver la posición de un cuerpo en caída libre a intervalos
regulares de 1 segundo.
Para realizar los cálculos se ha utilizado el valor g = 10 m/s².
Observa que la distancia recorrida en cada intervalo es cada vez mayor y eso es un signo
inequívoco de que la velocidad va aumentando hacia abajo.
tiempo(s) 0 1 2 3 4 5 6 7
posición (m) 0 -5 -20 -45 -80 -125 -180 -245
Ahora es un buen momento para repasar las páginas que se refieren a la interpretación de las
gráficas e-t y v-t y recordar lo que hemos aprendido sobre ellas.
Ya hemos visto que las gráficas posición-tiempo y velocidad-tiempo pueden proporcionarnos ju
mucha información sobre las características de unmovimiento.
Para la caída libre, la gráfica posición tiempo tiene la
siguiente apariencia:
Recuerda que en las gráficas posición-tiempo, una curva indicaba la existencia de aceleración.2
La pendiente cada vez más negativa nos indica que la velocidad del cuerpo es cada vez más
negativa, es decir cada vez mayor pero dirigida hacia abajo. Esto significa que el movimiento se
va haciendo másrápido a medida que transcurre el tiempo.
Observa la gráfica v-t de la derecha que corresponde a un movimiento de caída libre.
Su forma recta nos indica que la aceleración es constante, es decir que la variación de la velocidad
en intervalos regulares de tiempo es constante.
La pendiente negativa nos indica que la aceleración es negativa. En la tabla anterior podemos ver
que la variación de lavelocidad a intervalos de un segundo es siempre la misma (-10 m/s). Esto
quiere decir que la aceleración para cualquiera de los intervalos de tiempo es:
g = -10 m/s / 1s = -10 m/s/s = -10 m/s²
Ecuaciones para la caída libre
Recuerda las ecuaciones generales del movimiento:
e = vo•t + ½•a•t²
vf = vo + a•t
Podemos adaptar estas ecuaciones para el movimiento de caída libre. Si suponemos quedejamos
caer un cuerpo (en lugar de lanzarlo), entonces su velocidad inicial será cero y por tanto el primer
sumando de cada una de las ecuaciones anteriores también será cero, y podemos eliminarlos:
e = ½•a•t²
vf = a•t
Por otro lado, en una caída libre la posición que ocupa el cuerpo en un instante es precisamente su
altura h en ese momento.
Como hemos quedado en llamar g a laaceleración que experimenta un cuerpo en caída libre,
podemos expresar las ecuaciones así:
h = ½•g•t²
vf = g•t
¿Una contradicción?
Si has estudiado con atención ésta página, estarás sorprendido porque hemos comenzado diciendo
que la aceleración de la gravedad tiene un valor en la Tierra de 10 m/s² y, sin embargo, al realizar
el estudio gráfico hemos llegado a la conclusión de que se trataba de...