fisica ensayo

C U R S O: FÍSICA COMÚN
MATERIAL: FC-03
CINEMÁTICA II
CAÍDA LIBRE
En cinemática, la caída libre es un movimiento dónde solamente influye la gravedad. En
este movimiento se desprecia el rozamiento del cuerpo con el aire, es decir, se estudia en el
vacío. El movimiento de la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado. Según
Galileo Galilei (1564 – 1642), la aceleración instantáneaes independiente de la masa del
cuerpo, es decir, si soltamos un coche y una pulga, ambos cuerpos tendrán la misma
r
aceleración, que coincide con la aceleración de la gravedad ( g ). Esto último implica que, si
dejamos caer (en t = 0 s ) cuerpos de diferentes masas desde la misma altura, llegarán al
suelo con la misma velocidad y en el mismo instante.
Antes de analizar las ecuaciones, esconveniente hacer algunos comentarios generales. En
problemas que tratan con cuerpos en caída libre y lanzamientos verticales, es demasiado
importante elegir una dirección como la positiva y seguir este criterio en forma consistente al
sustituir los valores conocidos. El signo de la respuesta es necesario para determinar
desplazamiento y velocidad en tiempos específicos, no así cuando se deseadeterminar
distancia recorrida y rapidez, ya que en ese caso tomamos el módulo (magnitud) del
resultado. Si la dirección ascendente se elige como positiva, un valor positivo para X (t ) indica
un desplazamiento por arriba del punto de partida; si X (t ) es negativo, representa un
desplazamiento por debajo el punto de partida. En forma similar los signos de

V0 (velocidad

inicial) y lavelocidades instantáneas V (t ) . La figura 1 muestra el comportamiento de un
cuerpo en caída libre.

r
g

t=0

r
r
V0 = 0

r
r
V1 > V 0

r
r
V 2 > V1

Por simplicidad en los cálculos, se tomará

X 0 = 0m

1
⋅ g ⋅t2
2
V (t ) = − g ⋅ t
a (t ) = − g = cte
X (t ) = −

Nota: el signo negativo es por la convención (hacia abajo
negativo).

r
r
V3 > V 2
Fig.1LANZAMIENTOS VERTICALES
El lanzamiento vertical hacia abajo es similar a la caída libre (movimiento rectilíneo
uniformemente acelerado), con la diferencia que la velocidad inicial es diferente de cero

r

( V0

r
≠ 0 ).

El lanzamiento vertical hacia arriba, es un movimiento rectilíneo uniformemente
retardado.
Manteniendo la convención hecha anteriormente, las ecuaciones que rigen a estosmovimientos son las siguientes:

1
⋅ g ⋅t2
2
V (t ) = ±V 0 − g ⋅ t
X (t ) = ±V 0 ⋅ t −

a (t ) = − g = cte
Nota: recuerda

r r
r r
V0 > 0 (hacia arriba); V0 < 0 (hacia abajo), todo esto para el cálculo de

desplazamiento y velocidad instantánea. En el caso que se requiera distancia recorrida o
rapidez instantánea, debes tomar la magnitud del resultado.
Para la mayoría de losejercicios se usará

r
g ≈ 10 m

s2

.

Análisis del movimiento de ida y vuelta:

r
g

r r
V =0
X max = hmax

Al observar la figura 2, existe una simetría en el
movimiento, lo que implica que el tiempo de ida y
vuelta son los mismos; la distancia total recorrida,
equivale al doble de la altura máxima alcanzada
por el cuerpo.
Importante destacar que la aceleración siempre
estáactuando, y en la altura máxima sólo se
anula la velocidad instantánea.
Las expresiones que se dan a continuación nos
permiten calcular el tiempo de subida y la altura
máxima alcanzada por el cuerpo.

r
V0
X0 = 0

t subida

r
− V0
Fig.2

V
= 0
g

hmax

V02
=
2⋅ g

En las expresiones anteriores se muestra que, en
estos movimientos, la masa del cuerpo es
indiferente. Eltiempo de subida es proporcional
con la velocidad inicial, y la altura máxima es
proporcional con la velocidad inicial al cuadrado.

2

Ejemplos:
Para los ejemplos y ejercicios, use

r
g = 10 m

s2

En los problemas desprecie fuerzas externas, salvo que se diga lo contrario.
1. Un cuerpo se deja caer libremente desde una altura de 80m. ¿Qué tiempo emplea en
llegar al piso?

A)
B)...