CAÍDA LIBRE

FÍSICA

Caída Libre de los Cuerpos

Es el movimiento rectilíneo en dirección vertical con aceleración constante realizado por un cuerpo cuando se deja caer en el vacío.          La caída libre resalta dos características importantes:     1)  Los objetos en caída libre no encuentran resistencia del aire.     2) Todos los objetos en la superficie de la Tierra aceleran hacia abajo a un valor de aproximadamente 10 m/seg2 (Para ser más exacto 9.8 m/seg2 ).     Fue Galileo, quien comprobó que en el vacío: Todos los cuerpos caen con la misma aceleración. Su movimiento es uniformemente acelerado.     La aceleración en la caída libre de los cuerpos se llama aceleración de la gravedad. La aceleración de gravedad suele designarse con la letra (g) por ser un valor constante y su valor al nivel del mar y a la latitud de 45º es:                                         2     g= 9,8 m/s.  Fórmulas de la Caída Libre de los Cuerpos     El movimiento de caída libre no es más que un caso particular del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado por lo que las ecuaciones de éste ultimo son también validas para estudiar la caída libre.     Basta con sustituir en todos los casos el valor de (a) por el de (g) y (X) por Y.     Usando éstos podemos escribir un cuadro comparativo de las ecuaciones para cada caso:     Movimiento     Problema resuelto Desde 180 m se deja caer un cuerpo. Calcular: a) La rapidez que lleva a los  4 s. b) La rapidez que tendrá cuando haya descendido 120 m. c) El tiempo que tarda en llegar al suelo.      Datos: Y = 180 m  Vf = ? t = 4 s Vf = ? Y = 120 m t = ?                                    2 g = 9,8 m/s Solución         a) La rapidez a los 4s la calculamos con la ecuación de rapidez en función del tiempo:                                                       2 Vf = g.t = 9,8 m/s . 4s Vf = 39,2 m/s .     b) La rapidez cuando haya descendido 120 m la calculamos con la ecuación de rapidez en función de la distancia:    2                             2 Vf = 2 g Y =2.9,8 m/s .120 m.    2              2    2 Vf = 2352 m /s.     Extrayendo raíz nos queda:          Vf = 48,49 m/s     c) El tiempo que tarda en llegar al suelo lo llamamos tiempo total, que es el tiempo que tarda en recorrer la altura total de 180 m. Para ello despejamos el tiempo de la ecuación:                     2 Y = g.t/2  quedándonos que:                                                         2                                      2                         2 t = 2Y/g = 2.180m/9,8 m/s = 360m/9,8 m/s.   2              2 t = 36,73 s     Estrayendo raíz nos queda: t = 6,06s EJERCICIOS: 1.-Se deja caer una pelota desde una altura de 20 m. Determine:  a) ¿cuánto tarda en llegar al suelo? (R= 2,02 s).  b) ¿con qué velocidad llega? (R= 19,8 m/s). 2.-Desde una altura de 120 m se deja caer un cuerpo libremente.  Calcular  a los 3 s:  a) ¿cuánto ha descendido? (R= 44,1 m).  b) ¿cuánto le falta por descender? (R= 75,9 m).  c) ¿qué rapidez tiene? (R= 29,4 m/s). 3.-Para hallar la profundidad de un pozo, se deja caer libremente dentro del mismo una piedra.  Se oye el choque con el fondo al cabo de 6 s.  ¿Cuál es la profundidad del pozo si la velocidad del sonido es 343 m/s? (R= 15 ). 4.-Desde la parte superior de un edificio se deja caer un cuerpo, que en su movimiento vertical,  tarda 0,3 s en pasar por el frente de una ventana de 3 m de altura.  ¿Cuál es la distancia medida entre la azotea y la parte superior de la ventana? (R= 3,71 m). 16.Se lanza verticalmente hacia 5.-Se deja caer libremente un cuerpo, y en el último segundo de su caída recorre 100 m.  Calcular desde qué altura se dejó caer (R= 551,25 m). Use g = 10 m/s2 .  6.-Desde una altura de 500 m se deja caer libremente un cuerpo.  Calcular cuánto tarda en recorrer los 100 m finales (R= 1,05 s). Use g = 10 m/s2 7.-Desde una altura de 40 m se dejan caer libremente dos cuerpos. con un intervalo de 1 s.  Se desea saber dónde se encuentra el segundo cuando el primero choca con el suelo (R= se encuentra a 23,25 m del suelo). Use g = 10 m/s2 .