Fisica

CAIDA LIBRE
OBJETIVO:
Si permitimos que un cuerpo caiga en vacío, de modo que la resistencia del aire no afecte su movimiento, encontraremos un hecho notable: todos los cuerpos independientemente de su tamaño, forma o composición, caen con la misma aceleración en la misma región vecina a la superficie de la Tierra. Esta aceleración, denotada por el símbolo g , se llama aceleración en caídalibre
Si bien hablamos de cuerpos en caída, los cuerpos con movimiento hacia arriba experimentan la misma aceleración en magnitud y dirección. El valor exacto de la aceleración en caída libre varía con la latitud y con la altitud. Hay tambien variaciones significativas causadas por diferencias en la densidad local de la corteza terrestre, pero este no es el caso que vamos a estudiar en estasección.
Las ecuaciones vistas en la sección anterior para un movimiento rectilíneo con aceleración constante pueden ser aplicadas a la caída libre, con las siguientes variaciones:
[pic]  Establecemos la dirección de la caída libre como el eje Y y tomamos como positiva la dirección hacia arriba.+
[pic]  Reemplazamos en las ecuaciones de un movimiento uniformemente acelerado a la aceleración por  -g, puesto que nuestra elección de la dirección positiva del eje Y es hacia arriba, significa que la aceleración es negativa.

En la gráfica anterior podemos observar la dirección de los vectores aceleración y velocidad, de  un objeto que ha sido lanzado hacia arriba con una velocidad inicial; en el primer instante (bola a la izquierda) notamos que el vector velocidad apunta hacia arriba, en elsentido positivo del eje Y, mientras el vector aceleración ( g ) tiene una dirección hacia abajo, en el sentido negativo del eje Y. En el segundo instante cuando el objeto cae (bola a la derecha) la dirección de la velocidad es hacia abajo en el mismo sentido del desplazamiento y el vector aceleración ( g ) mantiene su misma dirección, en el sentido negativo del eje Y.
La caída libre es unmovimiento vertical en el cual la aceleración del objeto es la gravedad, a la cual se le da el signo positivo ya que ayuda al movimiento y tiene un valor promedio de 9.8 m/s^2 ó de 32ft/s^2.
 
FORMULAS QUE SE UTILIZAN EN ESTE TEMA SON:
d = V0t + gt^2 / 2
t= Vf –V0 / g
Vf = gt +V0
Vf^2 – V0^2= 2gd
 
 
EJEMPLO
1.- Una pelota, que parte del reposo, se deja caer durante 5 segundos.
a) ¿Cuál es suposición en ese instante?
b) ¿Cuál es su velocidad en ese instante?
|DATOS |FORMULA |SUSTITUCIÓN |RESULTADOS |
|t = 5seg |d = V0t + gt^2= |0(5s) / 2 + 9.8m/s^2(5s)^2 / 2 |= 122.5 m |
|V0= 0 |Vf = gt + V0 =|9.8m/s^2( 5s)+0 |= 49 m/s |
|g= 9.8m/s^2 | | | |
|a) d = ? | | | |
|b) Vf= ? || | |

 
2.- Una piedra es lanzada hacia abajo con una velocidad inicial de 6 m/s. ¿Cuál es su velocidad final después de caer una distancia de 40 m?
|DATOS |FORMULA |SUSTITUCIÓN |RESULTADOS |
|V0 = 6 m/s |Vf^2 – V0^2=2gd | | |
|d =40m |Vf =√ 2gd +V0^2 = |√ 2(9.8m/s)(40m) + (6m/s)^2 |= 28.63m/s |
|g = 9.8m/s^2 | | | |
|Vf = ? |...