Fisica

Caída libre
En mecánica, la caída libre es la trayectoria que sigue un cuerpo bajo la acción de un campo gravitatorio exclusivamente. Aunque la definición excluya la acción de otras fuerzas como la resistencia aerodinámica, es común hablar de caída libre en la situación en la que el peso discurre inmerso en la atmósfera. Se refiere también a caída libre como una trayectoria geodésica en elespacio-tiempo de cuatro dimensiones de la Teoría de la Relatividad General.
La caída libre como sistema de referencia
Un sistema de referencia cuya trayectoria sea la de la caída libre puede considerarse inercial o no inercial en función del marco teórico que esté utilizándose. En física clásica la gravedad es una fuerza que aparece sobre una masa y que es proporcional al campo gravitatorio medidoen la posición espacial donde se encuentre dicha masa. La constante de proporcionalidad es precisamente el valor de la masa inercial del cuerpo, tal y como establece el principio de equivalencia. En física relativista la gravedad es el efecto, sobre las trayectorias de los cuerpos, del espacio-tiempo curvado. En este último caso, la gravedad no es una fuerza, sino una geodésica. Por tanto, desdeel punto de vista de la física clásica, un sistema de referencia en caída libre es un sistema acelerado por la fuerza de la gravedad y, como tal, es no inercial. Por el contrario, desde el punto de vista de la física relativista, el mismo sistema de referencia es inercial, pues aunque es acelerado en el espacio, no es acelerado en el espacio-tiempo. La diferencia radica en la propia definición delos conceptos geométricos y cinemáticos, que para un marco teórico y para el otro, son completamente diferentes.
Aceleración en caída libre
Si 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. La aceleración instantánea debida sólo a la gravedad es independiente de lamasa del cuerpo, es decir, si dejamos caer un coche y una pluma, ambos cuerpos tendrán la misma aceleración, que coincide con la aceleración de la gravedad (g).
Cuando la caída libre tiene lugar en el seno de un fluido como el aire, hay que considerar las fuerzas viscosas que actúan sobre el cuerpo. Aunque técnicamente la caída ya no es libre, desarrollaremos en adelante las ecuaciones inluyendoel término aerodinámico excepto en los casos en los que no proceda (p.e. espacio exterior).
Caída libre en campo aproximadamente constante
Sabemos por la segunda ley de Newton que la suma de fuerzas es igual al producto entre la masa del cuerpo mas la aceleración del mismo. en caída libre sólo intervienen el peso , que siempre es vertical, y el rozamiento aerodinámico que va en la mismadirección aunque en sentido opuesto a la velocidad. La ecuación de movimiento es por tanto:

siendo m la masa del cuerpo.
La aceleración de la gravedad se indica con signo negativo, porque tomamos el eje de referencia desde el suelo hacia arriba, los vectores ascendentes los consideraremos positivos y los descendentes negativos, la aceleración de la gravedad es descendente, por eso el signo -.Trayectoria en caída libre
La trayectoria de caida libre es la distancia recorrida en angulo determinado sea vertical u horizontal
Caída libre totalmente vertical
El movimiento del cuerpo en caída libre es vertical con velocidad creciente (movimiento uniformemente acelerado con aceleración g). La ecuación de movimiento se puede escribir en términos la altura y:
(1)
Donde:
, son la aceleración yla velocidad verticales.
, es la fuerza de rozamiento fluidodinámica (que es creciente con la velocidad).
Si se desprecia en una primera aproximación la fuerza de rozamiento, cosa que puede hacerse para caídas desde pequeñas alturas de cuerpos relativamente compactos, en las que se alcanzan pequeñas velocidades la solución de la ecuación diferencial (1) para las velocidades y la altura...