Caida Libre

INTRODUCCION

Se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las caídas reales influenciadas en mayor o menor medida por la resistencia aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar en el seno de un fluido; sin embargo es frecuente también referirse coloquialmente a éstas como caídas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general despreciables.

El concepto anterior será aplicado en movimiento vertical, en el laboratorio de física I, con ayuda de las explicaciones previas del maestro y lograr comprender con mayor profundidad en que se basa este movimiento.

OBJETIVOS

Generales:

Comprender ampliamente con ayuda de la experiencia el concepto de caída libre

Específicos:

Describir el movimiento de los cuerpos en caída libre.

Hallar experimentalmente el valor de la aceleración gravitatoria.

MARCO CONCEPTUAL

Caída libre

Se conoce que todo cuerpo situado sobre la superficie de la tierra experimenta la acción continua de una fuerza constante "su peso"; de no existir obstáculo alguno: Fuerza de rozamiento del aire, presión, o cualquier otra interacción, dicha acción pondría en movimiento uniformemente acelerado al cuerpo.

Se dice que un cuerpo se mueve en “caída libre”; cuando sobre él actúa únicamente la fuerza de atracción gravitacional; es decir, su propio peso.

Mediciones de espacio y tiempo realizadas con precisión, muestran que la velocidad de los cuerpos en caída libre se incrementa en forma constante; es decir, se mueven con aceleración constante. Esta aceleración se le conoce con el nombre "aceleración de la gravedad", y se le designa con la letra “g”.

Mediciones en diferentes puntos de la Tierra muestran que g varía de un lugar a otro. Por ejemplo, aumenta con el incremento de la Latitud Geográfica y disminuye al aumentar la altura sobre el nivel del mar.

Cuando la distancia recorrida en la caída libre de un cuerpo es pequeña, se puede considerar que durante todo el recorrido la fuerza de atracción gravitacional es constante. Por lo tanto, la aceleración del cuerpo también será constante y por consiguiente, las leyes a que obedece el movimiento en caída libre son las del movimiento uniformemente acelerado.

Consideremos el caso de un cuerpo que cae libremente a partir del reposo (velocidad inicial igual a cero). Transcurrido un tiempo t el cuerno habrá recorrido una distancia h y habrá adquirido una velocidad v.

La relación entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en recorrerla está dada por la siguiente ecuación:

(1) h = 1/2gt2

Al mismo tiempo, la expresión que relaciona la velocidad adquirida con el tiempo transcurrido, se expresa mediante la siguiente ecuación:

(2) v = gt

Combinando las ecuaciones (1) y (2), obtenemos:

(3) v ="(2gh)

Las ecuaciones (1), (2) y (3) se refieren únicamente al movimiento de caída libre. Podrá notarse que la masa del cuerpo no interviene en estas ecuaciones; por lo tanto, cuando el movimiento es de caída libre, todos los cuerpos (sin importar la magnitud de su masa), partiendo del reposo y desde una misma altura, alcanzarán el suelo con la misma velocidad y al mismo tiempo.

Si la caída es en el aire, sobre el cuerpo actuarán además de la fuerza gravitacional, otras fuerzas como la de rozamiento y la presión. Por lo tanto, este movimiento ya no corresponde al de caída libre.

Puede comprobarse experimentalmente que en el vacío, todos los cuerpos soltados de la misma altura y al mismo tiempo, llegarán al suelo simultáneamente.

Leyes fundamentales de la Caída Libre

a) Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical

b) La caída de los cuerpos es un movimiento uniformemente acelerado

c) Todos los cuerpos caen con la misma aceleración.

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