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Ecuaciones para un cuerpo en caída libre
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Un objeto se le deja caer libremente por acción de la gravedad a una distancia la cual es proporcional al cuadrado del tiempo elapsado. Esta imagen se tomo en medio segundo, y fue capturada por medio de fotografía estroboscópica a 20 capturas por segundo. En las primera captura elbalón se desplaza a 12mm, en el segunda captura el balón se desplaza 4 veces la distancia anterior, posteriormente 9 veces y así sucesivamente.
Bajo condiciones terrestres normales, cuando los objetos se mueven debido a una fuerza gravitacional constante, un conjunto de ecuaciones dinámicas describen las trayectorias resultantes. Por ejemplo, la ley de gravitación universal simplifica a F = mg,donde m es la masa del cuerpo. Esta suposición es valida para objetos que caen de la tierra de distancias relativamente cortas de experiencia diaria, pero para distancias muy largas (como la trayectoria de una nave espacial) no son muy validas. En este artículo se desprecia la resistencia del aire.
Contenido * 1 Historia * 2 Visión general * 2.1 Potencial gravitacional * 2.2Aceleración relativa a la rotación de la tierra * 3 Véase también * 4 Enlaces externos |
[editar] Historia
Galileo fue el primero en demostrar y consecuentemente formular estas ecuaciones. Utilizó un plano inclinado para estudiar unas bolas que rodaban en el. La rampa disminuía la aceleración lo suficiente para medir el tiempo que se demoraba la bola en llegar a una distancia determinada. Élmidió el tiempo transcurrido con un reloj de agua, usando un "balance extremadamente adecuado" para medir la cantidad de agua.
Las ecuaciones desprecian la resistencia del aire, la cual tiene un efecto dramático en objectos que caen de una distancia considerablemente grande, haciendoles alcanzar rápidamente una velocidad límite. Por ejemplo, una persona que salte de cabeza de un avión nuncasuperará los 200 km/h, debido a la resistencia del aire. El efecto de la resistencia del aire depende enormemente del tamaño y geometría del objeto en caída. Por ejemplo, las ecuaciones no son validas para una pluma, que tiene una masa baja pero una gran resistencia al aire. (En la ausencia de una atmósfera todos los objetos caen a la misma velocidad, como el austronauta David Scott demostró al dejar caerun martillo y una pluma en la superficie de la luna).
Las ecuaciones también ignoran la rotación de la tierra, por esta razón, el efecto Coriolis no es tenido en cuenta. No obstante, normalmente son lo suficientemente exactas para objetos compactos y densos que caen de alturas que no exceden las estructuras más altas hechas por el hombre. la caida libre fue descubierta por galileo galilei cuandosin querer dejo caer una manzana y desperto su curiosodad y alli fue donde empezo a hacer estudios y le llamo caida libre
[editar] Visión general
Cerca de la superficie de la tierra, use g = 9.8 m/s² (metros por segundo cuadrado) aproximadamente. Para otros planetas multiplique g por el respectivo factor de escala. Es importante usar las unidades correctas para g, d, t y v. Considerando el SI,g se medirá en metros por segundo cuadrado y d se medirá en metros, t en segundos y v en metros por segundo.
En todos los casos se asume que el cuerpo inicia en un estado de reposo, y además, la resistencia del aire es despreciada. Generalmente, en la atmósfera de la tierra, esto es valido para caídas que no duren más de 5 segundos (tiempo en que la velocidad del objeto será un poco menor que elvalor del vacío de 49m/s, debido a la resistencia del aire). Para un cuerpo que se encuentre en una atmósfera más delgada como la que se presenta cerca del nivel del mar, la velocidad límite se alcanza exponencialmente entre 8 y 15 segundos, después de que se mantenga una velocidad constante de 100 m/s en objetos compactos con densidades parecidas a las del agua y a la de los metales comunes....