Hola, bienvenido(a) hoy te traigo un tema de tu interés sobre: caída libre en física, analizaremos conceptos, características, fórmulas, sus unidades y 5 ejercicios o problemas propuestos. Todo esto, aplicando lo que aprenderás en este mismo post.
Antes de continuar, te menciono que en el artículo pasado, realicé un tema sobre lo que es el «Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado».
Acá puedes leerlo: Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado – Física 4to año
¡Ahora sí, vayamos al grano!
¿A qué área corresponde el estudio de la caída libre en física?
La física, por su tipo de estudio se divide en áreas y precisamente corresponde a la Mecánica estudiar tanto el movimiento como el reposo haciendo un análisis de las propiedades y causas. Por otra parte, la mecánica se subdivide en tres ramas:
- Cinemática estudia la simple descripción sobre como se desarrolla el movimiento de los cuerpos pero, sin tomar en cuenta las causas que lo originan.
- Estática estudia las leyes del equilibrio de los cuerpos físicos.
- Dinámica encargada de estudiar el movimiento de los cuerpos tomando en consideración las causas que la originan.
Ahora, que ya sabes que área y rama de la física se encarga de estudiar el movimiento o el reposo de los cuerpos. Demos un paso adelante y es que en el caso de la caída libre en física, es un tema muy bonito para estudiar y lo puedes hacer desde la perspectiva tanto de la dinámica como de la cinemática, todo según el interés del estudiante.
- En efecto, es un objetivo muy particular, ya que se trata de un movimiento vertical descendente. Sucede cuando dejamos caer un objeto físico desde una determinada altura y este es accionado por la gravedad.
- Algo que en este post haremos es describir algunas de sus implicaciones, como lo sería sus fórmulas y unidades, a través del desarrollo de 5 ejercicios propuestos.
Por favor, sigue la lectura hasta el final, ya que este artículo te servirá de apoyo en tu aprendizaje.
Caída libre en física, ¿Qué es, cuáles son sus características, fórmulas y unidades?
No necesitamos ser científicos para manejar conceptos del área de física. Por lo contrario, es a través del conocimiento, que podemos llegar a usar en nuestras propias vidas o en situaciones reales, lo que se va aprendiendo; y de esa forma nos puede ayudar a comprender sus ventajas y riesgos con mayor facilidad.
¡Pasemos a obtener las respuestas!
¿Qué es caída libre en física?
«La caída libre es un movimiento en dirección vertical, con aceleración constante, realizado por un objeto físico cuando este se deja caer en el vacío» Msc. Rafael Soto (2022).
Resulta, que podemos evaluar la caída libre de un objeto físico de dos formas posibles en el plano vertical, y es que este cuerpo u objeto puede simplemente estar cayendo o en descenso, debido a que fue soltado en el vacío y en este caso su velocidad inicial es V0 = 0.
Por otro lado, igualmente pudiera ser que el cuerpo esté en ascenso o subiendo, debido a que se le ha proporcionado una velocidad inicial V0 diferente de cero.
¿Cuáles son las características de la caída libre en física?
Cuando hablamos de las características, nos referimos a una clase, una función, cualidades o valores específicos que le dan un significado a la palabra raíz que estamos hablando en este post y es el de caída libre en física. Acá te resumo 10 características principales.
- Todo cuerpo al caer, describe una trayectoria vertical y se basa en la aceleración gravedad.
- El objeto físico puede estar en descenso o ascenso.
- La velocidad inicial es cero, V0 = 0.
- Sirve para realizar cálculos de la altura desde donde cae el cuerpo físico.
- Se puede calcular con pocos datos el tiempo que tarda un objeto desde que es soltado hasta que llega al suelo.
- Se pueden realizar comparaciones con el M.R.U.V.
- Se puede trabajar simultáneamente con otros temas como el de energía potencial.
- Sirve para muchas aplicaciones del diario vivir o de la vida real.
- Es un movimiento uniformemente acelerado M.U.A. cuando está en descenso, por ende la gravedad es positiva.
- Es un movimiento uniformemente retardado M.U.R. cuando está en ascenso, acá decimos que la gravedad es negativa.
¿Cuáles son las fórmulas y unidades que se usan para la caída libre en física?
Estamos entrando en este momento en un apartado de la física que se le conoce como las herramientas o ecuaciones necesarias para resolver un problema físico, que a través de un enunciado se te proporcionan los elementos necesarios para 5 cosas diferentes:
- Sacar datos.
- Escribir las fórmulas.
- Resolver el ejercicio sustituyendo los datos en las formulas.
- Obtener un valor con la unidad correcta que corresponda al símbolo.
- Interpretar los resultados obtenidos.
En efecto, algo que te va a ayudar a comprender más sobre las fórmulas y sus unidades, es que independientemente si el cuerpo está cayendo o subiendo en el aire lo hacen con aceleración constante, y aquí pueden ser aplicadas las fórmulas del movimiento horizontal. Tal vez, lo anterior suene paradójico, pero créeme son las mismas ecuaciones, solo que cambian 2 cosas:
- El sistema de referencia en el plano cartesiano, el movimiento es en el eje «Y» o decimos que es un movimiento vertical.
- Se le cambian algunas letras o símbolos a la aceleración «a» y a la distancia «X», quedando así: («a» por «g» y «X» por «h»).
¡Es hora de que conozcas las fórmulas de caída libre en física y tiro vertical!
Fórmulas y unidades de la caída libre en física y tiro vertical
A continuación te dejo en un cuadro el resumen de las fórmulas tanto del M.R.U.V., caída libre y el tiro vertical o lanzamiento vertical y sus respectivas unidades.
Con estas fórmulas puedes dar comienzo al estudio de la caída libre en física como del lanzamiento vertical. Aclarando que para el objetivo del tiro vertical existen unas formulas adicionales que te servirían para calcular datos adicionales como lo serían:
- La altura máxima
- Tiempo Máximo
- Tiempo de Vuelo
5 Ejercicios resueltos de caída libre en física
1.- ¿De qué altura debe caer un balón de voleibol para tocar el suelo con una velocidad de 20 m/s? Tómese gravedad 9,8 m/s2
2.- ¿Cuánto tarda en caer un balón de voleibol desde lo alto de un edificio de 35 m? Tómese la gravedad 9,8 m/s2
3.- Calcular que velocidad tendrá una pelota de beisbol al caer desde un edificio en 3,5 segundos. Tómese gravedad 9,8 m/s2
4.- Una pelota de beisbol cae desde lo alto de un edificio, llegando al suelo en 1,7 segundos. Determine, ¿De qué altura cayó? tómese gravedad 9,8 m/s2
5.- Una piedra es lanzada, verticalmente hacia arriba desde un edificio de 50 m de altura, con una velocidad de 15 m/s y de regreso pasa cerca del punto de lanzamiento. Calcular:
- La máxima altura que alcanza.
- El tiempo que tarda en alcanzar el punto más alto.
Para este último ejercicio como habrás notado que usamos las formulas adicionales de tiro o lanzamiento vertical, lo que significa que los resultados obtenidos aportan un valor numérico que se puede interpretar.
En efecto, diciendo que hmáx es la altura máxima que alcanza la piedra al ser lanzada y es de 11.47 m y el tiempo que tarda en alcanzar dicha altura es el valor del tiempo máximo que es de 1,53 seg.
¡Si te pareció interesante este artículo sobre la caída libre en física, déjamelo saber!
Te gustaría ser parte de mi grupo público de Facebook, en el que todos pueden participar, dejando comentarios, compartiendo fotos de sus trabajos e inclusive haciendo preguntas abiertas y similares.
¡Haz Click en el botón con la manito y nos vemos dentro!
