Ejemplo de Caída libre

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2016

La caída libre existe cuando un cuerpo es liberado desde una altura X, con una velocidad inicial cero y durante la caída adquiere aceleración debido a la fuerza de gravedad.

La caída libre de los cuerpos es una magnitud física que se refiere a un movimiento con sentido vertical hacía abajo, partiendo del reposo (velocidad inicial = 0), e idealmente sin ningún obstáculo o circunstancia que frene el movimiento. Todos los cuerpos caen con la misma velocidad en el vacío. En el aire, esta propiedad  es notoria para cuerpos  pesados, pero no para cuerpos ligeros, como una hoja de árbol o un papel, debido a que el aire produce fricción, ofreciendo una resistencia que frena el movimiento de aceleración de la caída libre.

La Caída libre es un movimiento uniformemente acelerado. Para fines prácticos, no tomamos en cuenta el efecto de la fricción del aire. Para hacer los cálculos de caída libre, utilizamos una constante y tres variables. La constante es el valor de aceleración de la gravedad (g) que es de g=981cm/s2 o g=9.81m/s2.  Esto significa que un cuerpo acelerará 9.81 metros cada segundo. La primera variable es la velocidad final (vo o vf), que es la velocidad que alcanza el objeto al final del recorrido. Otra variable es el tiempo (t), que es lo que tarda en recorrer desde el punto de inicio al final de recorrido. La tercera variable es la altura (h) que es la distancia que separa el punto de inicio hasta el fin del recorrido.

Como vemos, la caída libre tiene los mismos componentes que el Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA), y las fórmulas son equivalentes:

MUA <--------------------------------------> CAÍDA LIBRE
Aceleración (a) <------------------------------>  gravedad (g)
Velocidad inicial (vo) <-----------------------> Velocidad inicial (vo)
Velocidad fina (vf) <---------------------> velocidad final (vf)
Distancia (d) <----------------------------------> altura (a, h)
Tiempo (t) <------------------------------------> tiempo (t)

Igualmente las fórmulas para despejar las variables de la caída libre se corresponden con las del movimiento uniformemente acelerado.  

MUA <--------------------------------------> CAÍDA LIBRE
Velocidad final (para una velocidad inicial de 0):
Vf= a*t <------------------------------>  vf= g*t
Tiempo (para una velocidad inical de 0):
t= vf /a <-----------------------> t= vf/g
Altura (para una velocidad inicial de 0):
d= ½ at2 <---------------------> h= ½ gt2

La caída libre puede combinarse con un impulso inicial. En este caso ambos movimientos se suman, siguiendo las fórmulas del Movimiento uniformemente acelerado:

MUA <--------------------------------------> CAÍDA LIBRE
Velocidad final:
Vf= vo + (a*t) <------------------------------>  vf= vo + (g*t)
Tiempo:
t= (vf - vo) /a <-----------------------> t= (vf- vo) /g
Altera:
d= vot +( ½ at2) <---------------------> h= vot +(½ gt2)
 

Las unidades convencionales para cada elemento, son:

g = m/s2
vo = m/s
vf = m/s
h = m
t = s

Además se pueden construir gráficas a partir de cada una de las variables. Las gráficas de tiempo y aceleración, serán líneas rectas progresivas en el plano cartesiano, mientras que las gráficas de la distancia serán curvadas.

Ejemplos de problemas de caída libre:

Problema 1: Calcular la velocidad final de un objeto en caída libre, que parte de reposo y cae durante 5.5 segundos. Construir gráfica.

Vo = 0

g = 9.81 m/s2

t = 5.5 s

Formula vf= g*t = 9.81*5.5 = 53.955 m/s

Problema 2: Calcular la velocidad final de un objeto en caída libre, con un impulso inicial de 11 m/s y cae durante 7.3 segundos. Construir gráfica.

Vo = 11

g = 9.81 m/s2

t = 7.3 s

Formula = vo + (g*t) = 11 + (9.81*7.3)  = 82.54 m/s

Problema 3: Calcular la altura desde la que fue lanzado un objeto en caída libre, que tardó  6.5 segundos en tocar el suelo. Construir gráfica.

Vo = 0

g = 9.81 m/s2

t = 6.5 s

fórmula = h= ½ gt2 = .5* (9.81*6.52) = .5 * 414.05 = 207.025 m

Problema 4: Calcular la altura desde la que fue lanzado un objeto en caída libre, con una velocidad inicial de 10 m/s, que tardó 4.5 segundos en tocar el suelo. Construir gráfica.

Vo = 10

g = 9.81 m/s2

t = 4.5 s

Fórmula = h= vot +(½ gt2) = (10*4.5) + (.5*[9.8*4.52]) = 45 + .5* (9.81*6.52) = 45 + (.5* 198.45) = 45 + 99.225 = 144.225 m

Citado APA: (A. 2009,01. Ejemplo de Caída libre. Revista Ejemplode.com. Obtenido 01, 2009, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/476-ejemplo_de_caida_libre.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2016

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Comentarios:

  1. Quisiera saber cómo se hace un problema aplicando de caída libre con las siguientes formulas aplicando las tres en un mismo problema

    vf=Vo+g.h

    H=Vo.t+½g.t²

    Vf²=Vo²+2g.h
    Por rosi 10.10.16 a las 2:49:37
    1. Quiero ejemplos de caída libre.
      Por carla 09.13.16 a las 13:17:30
      1. Quisiera sabes ejemplos de caída libre pero de la vida diaria.
        Por valen 05.18.16 a las 22:39:43
        1. Cata franca claro que si tiene velocidad inicial ya que en el ejercicio nos dice que fue lanzada.
          Por arlued 12.11.15 a las 21:13:22
          1. Es un movimiento en el cambio de posición de un cuerpo.
            Por Cata franca 08.31.15 a las 0:43:20
            1. La caída libre no tiene velocidad inicial.
              Por AA 06.19.15 a las 17:46:22
              1. ¿En la caída libre la gravedad es positiva o negativa y porque?
                Por carlos 03.30.15 a las 20:57:38
                1. ¡Muy buena esta explicación! Ya que mi hija lo está viendo y entendió perfecto, como dice ella, gracias a la página de: Ejemplode.com Buenas tardes.
                  Por Patricia 03.23.15 a las 22:07:14
                  1. La verdad que esto mas claro no podía estar, pude entender todo.
                    !Espero poder rendir bien! Muchísimas gracias.
                    Por Juliana 12.11.14 a las 15:43:13
                    1. Sí, me ayudó mucho, gracias.
                      Por emiliano 11.27.13 a las 3:01:30
                      1. Por favor necesito ejercicios resueltos de caída libre para noveno año.
                        Por luis 02.02.12 a las 20:00:57
                        1. no se nada de fisica porfavor ejemplos de caida libre de 3er año
                          Por gerald casrañeda 01.15.12 a las 21:56:42
                          1. Me encanta física es como nadar sin salvavidas.
                            Por maryyy 10.05.11 a las 20:37:09
                            1. Todos son fáciles che.
                              Por ian 09.30.11 a las 22:03:04
                              1. La física es sencilla.
                                Por ingrid 08.16.11 a las 3:05:46
                                1. me podrian pasar las formulas caida libre pero explicandome algunos ejercicios
                                  Por jackeline 08.13.11 a las 23:49:13
                                  1. quiero ejemplos de caida libre por favor gracias
                                    Por Melvin Alfaro 08.10.11 a las 0:48:39
                                    1. como hago para hallar la gravedad de un planeta x
                                      Por yessik andrea 06.06.11 a las 18:42:29
                                      1. waaa pxaaa necesithoo mas ejemplos ii el significado de esos signos por favor por favoraa
                                        Por sharon 06.01.11 a las 1:47:36
                                        1. mmmmm,hola busco las formulas de tiempo,velocidad,por favor
                                          saludos
                                          Por Alex Porras 05.16.11 a las 19:30:24
                                          1. quiero un ejemplo de caida libre rapido ok
                                            Por andres el papi 05.01.11 a las 14:59:54
                                            1. Yo qkeriia con dibujiito0sz no formula
                                              Por Pepe Leputilla 02.07.11 a las 16:09:26
                                              1. medio buenos.!
                                                Por alejandra 01.06.11 a las 20:12:35
                                                1. los ejemplos son muy buenos ya q me ayudan en mi tarea ...jajajaja...sirven para q aprendaz
                                                  Por dayana xiomi 11.21.10 a las 20:30:15
                                                  1. hola solamente quiero decir q gracias a esto me podre graduar
                                                    Por rodrigo 11.12.10 a las 19:31:56
                                                    1. ey pongan ejemplos mas complicados ya resueltos porque en los enxamenes no ponen asi d palados ponen d por ej. si algien esta arriva d un edificio d 90 yestas en la cima en la orrilla y lanzas una piedra hacia arriva y esta cae en el suelo en 10 seg. pasando por en frente de ti cual ess velocidad inicial y la distancia que recorrio :....esos son los buenos we
                                                      Por JESUS IVAN 11.07.10 a las 10:07:11
                                                      1. quisiera un mapa conceptual sobre la caida libre
                                                        Por maria 10.25.10 a las 23:15:26
                                                        1. excelente tienen un gran ingenio pare todo esto felixitacions :-)
                                                          Por dixy 08.30.10 a las 19:54:05
                                                          1. estan super bien estos ejemplos los felicitos
                                                            Por marian mrenco 08.10.10 a las 1:03:38
                                                            1. la verdad esta página d efisica es un fraude todo lo ue enseñana esta mal y desubiado
                                                              Por Andrea Uckerman 07.25.10 a las 22:29:50

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