Caída libre

¿Qué es lo que queremos hacer?

Demostrar experimentalmente que en la caída libre de los cuerpos, existe una relación entre   los vectores velocidad y aceleración del movimiento, con una  aceleración constante.

 

¿Qué nos hará falta?

¿Cómo lo haremos?

Muchas veces hemos observado  cuerpos en los que se experimentan diferentes reacciones al dejarlos caer libremente desde una altura h, o al lanzarlos hacia arriba. Este fenómeno físico se conoce como MOVIMIENTO de los cuerpos. Te has hecho la  pregunta ¿Sucederá lo mismo en un cuerpo, sí se deja caer o se lanza hacia abajo? ¿Cuál es esa diferencia? Piensa.

Para determinar el movimiento de la caida libre de un cuerpo y las diferentes reacciones que experimenta, haremos el siguiente procedimiento:

·      Coloca uno de los cuerpos (borrador) desde una altura h, toma la medida. Ahora déjalo caer y mide el tiempo. Observa lo que pasa. Repite el paso 3 veces. ¿Cómo es la velocidad inicial? ¿Cuál es la velocidad de choque?

·    Lanza el mismo cuerpo hacia abajo desde  la misma altura h.  ¿Qué observas? ¿La velocidad inicial vale cero? ¿Por qué? Repítelo varias veces.

·    Haz el mismo experimento varias veces con diferentes objetos. Dibuja los vectores  VELOCIDAD y ACELERACIÓN que aparecen en los  dos puntos anteriores. Observa que pasa.

·         ¿Crees que la velocidad aumenta o disminuye cuando el cuerpo cae?  ¿Por qué?

Ahora cambiemos de escenario:

 

·    Lanza un cuerpo verticalmente hacia arriba, toma el tiempo de subida y de caída. ¿Qué observas? El tiempo de subida y de bajada, ¿Serán el mismo?

·     ¿Cómo es la velocidad cuando el cuerpo se lanza hacia arriba? Observa la velocidad cuando se alcanza h, ¿Cómo es? ¿Qué pasará? Experiméntalo.

Haz el dibujo de los vectores velocidad y aceleración.

Para finalizar piensa en las siguientes preguntas:

¿En qué dirección se darán los vectores  a  y V?  ¿Por qué?

¿Qué pasará sí ambos vectores tienen la misma dirección? la velocidad ¿Aumenta o disminuye? Explica físicamente.

¿Crees que la aceleración influye en la velocidad de subida y de bajada? ¿Por qué?

Caída libre

      La    caída libre es  un    movimiento      rectilíneo,      pues  su   trayectoria    es      una     línea    recta,     es    uniformemente  variado  acelerado  (muva)  pues su aceleración es constante. Si     despreciamos         la     resistencia del aire,  la aceleración de un cuerpo que cae  no dependerá de la masa, ni de la  altura, ni de la velocidad inicial; esta será la misma para todos. 

Galileo Galilei  fue la primera persona que demostró que todos los cuerpos caen a la tierra con una aceleración constante, la cual llamó gravedad (g); esto lo dedujo haciendo sus experimentos en un plano inclinado  donde observó que la gravedad se diluye, haciendo más lento el movimiento, de tal forma que pudo hacer medidas más cuidadosas. Experimentalmente podemos eliminar el aire, esto lo lograremos en el tubo de Newton, y así comprobar  que los cuerpos que se dejan caer en el vacío al mismo tiempo, tienen la misma aceleración y caen con la misma velocidad. El tubo de Newton es un instrumento que sirve para demostrar que la acción de la gravedad se ejerce por igual sobre todos los cuerpos.

Veamos un video donde se explica el fenómeno de la gravedad

Según lo anterior se puede decir que sí no tenemos en cuenta la resistencia del aire, todos los cuerpos deben caer  al mismo tiempo, siempre y cuando se dejen caer a la vez.

Videos de la campana de newton

Video uno

Video dos

Video tres:  Porqué la pluma y el martillo caen a la vez?

Campana de Newton, animación. Caída libre Caída libre II  

Cuerpos en el vacío

Ecuaciones de Caída libre

Las ecuaciones de la caída libre son las mismas del MUV, con la diferencia de que cambiaremos la aceleración ¨a¨ por la gravedad ¨g¨, la distancia d por  Y, así: 

EJEMPLOS

Se deja caer un cuerpo desde   una torre y al cabo de 5 segundos llega      al suelo. Calcule su velocidad final y la altura de la torre.

Podemos observar en el ejemplo anterior  que a medida que el cuerpo cae, su velocidad va aumentando, lo que significa que la aceleración de  la  gravedad   g  se  considerará positiva cuando un cuerpo cae. Caso contrario ocurre cuando un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba, su velocidad disminuye hasta llegar a cero y alcanzar su altura máxima, por lo tanto  la g será negativa.

Veamos algunos videos de la caída libre

Video uno

Video dos

Video tres

C.L  Caída libre   Ejercicio práctico  Problema I     Animación    Problema II   Problema III  Problema IV     Animación 

Caída Libre, resumen