Ejemplo de Caída Libre

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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: Del Moral, M. & Rodriguez, J. (s.f.). Ejemplo de Caída Libre.Ejemplo de. Recuperado el 17 de Septiembre de 2021 de https://www.ejemplode.com/37-fisica/476-ejemplo_de_caida_libre.html

Autor: Del Moral, Mauricio. & Rodriguez, Jennyfer.

Comentarios

  1. Aquí un problema a resolver: Con qué velocidad debe lanzarse un cuerpo vertical hacia arriba para que alcance una altura de 100 m y cuánto tiempo tardará en llegar al punto de partida.
    Por ANDREA 2020-11-24 a las 18:27:15
  2. Creo que ésto me ayudó mucho.
    Por naría 2018-05-21 a las 22:01:50
  3. Sí me funcionó, gracias.
    Por francys 2018-05-03 a las 15:42:06
  4. 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 2016-10-10 a las 2:49:37
  5. Quiero ejemplos de caída libre.
    Por carla 2016-09-13 a las 13:17:30
  6. Quisiera sabes ejemplos de caída libre pero de la vida diaria.
    Por valen 2016-05-18 a las 22:39:43
  7. Cata franca claro que si tiene velocidad inicial ya que en el ejercicio nos dice que fue lanzada.
    Por arlued 2015-12-11 a las 21:13:22
  8. Es un movimiento en el cambio de posición de un cuerpo.
    Por Cata franca 2015-08-31 a las 0:43:20
  9. La caída libre no tiene velocidad inicial.
    Por AA 2015-06-19 a las 17:46:22
  10. ¿En la caída libre la gravedad es positiva o negativa y porque?
    Por carlos 2015-03-30 a las 20:57:38

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