Caida libre de los cuerpos

INTRODUCCION

En el presente trabajo de curso de fisica es una reseña acerca de la CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS que es aquella donde un objecto es lanzado con una velocidad inicial igual a cero.

La  CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS" es el postulado de Galileo que dice que: “que cuerpos con diferentes masas caen al mismo tiempo” La importancia de este postulado radica en la segunda ley de newton que nos dice que cualquier fuerza es proporcional a la masa multiplicada por la aceleración si la masa es constante

Objetivo:

Daremos una definición, sus formulas y se mostraran algunos ejemplos resueltos, esto se hace con el objetivo de obtener un mejor conocimiento en este tema y no tener dificultades al realizar estos ejercicios.

• QUE ES CAIDA LIBRE?

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. Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva.
casos de caída libre

caso 1:"El cuerpo cae libremente"
1) el movimiento en caída libre es uniformemente acelerado.
2) la trayectoria del movimiento es vertical.la distancia recorrida será Y=altura=h
3) Si la partícula se deja caer libremente entonces su velocidad inicial es cero.
4)La aceleración de la partícula que cae es debida a la gravedad(a=g), cuyo calores son: 

Sistema MKS : 9,8 m/s al cuadrado

Sistema CGS: 9,80 cm/seg al cuadrado

Sistema FPS: 32 Ft/seg al cuadrado 

5)FORMULAS:

vf=g*t

vf^2=2*g*h
h=g*t^2/2

Caso2:Lazamiento vertical hacia arriba 

Características:

1) la velocidad inicial de la partícula que se lanza hacia arriba es equivalente a la velocidad de lanzamiento es decir Vi=0

2) A medida que la partícula sube su velocidad ira disminuyendo de tal manera que en el punto mas alto(altura máxima) la velocidad es cero ( Vf= 0, en la altura mas máxima)

3) Como la velocidad disminuye a medida que sube la partícula, diremos que esta desacelerando de tal manera que dicha desaceleración sera negativa

4)En la caída libre la aceleración que actúa sobre los cuerpos es debida a la gravedad y como en este caso hay una desaceleración, entonces g= -9,8m/seg^2

5)Teniendo en cuenta que este tipo de movimiento es uniformemente acelerado tendremos en cuenta para la solución de problemas las siguientes expresiones:
     0=Vi - g * t

     0=Vi^2 -2*g*h
 

6) ts= tiempo de subida ( en la altura max)

Tb= tiempo de bajada 

Tv= tiempo de vuelo( tiempo que demora subiendo y bajando)

Ts=Tb
Tv=Ts+Tb
Tv=2*Ts o Tv=2*Tb

Caso3: lanzamiento vertical hacia abajo

En el lanzamiento vertical un objeto es lanzado verticalemente hacia arriba o hacia abajo desde cierta altura H despreciando cualquier tipo de rozamiento con el aire o cualquier otro obstáculo. Se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.) o movimiento rectilíneo uniformemente variado (m.r.u.v.) en el que la aceleración coincide con el valor de la gravedad. En la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad se puede considerar constante, dirigida hacia abajo, se designa por la letra g y su valor es de 9'8m/s2.

• VIDEO DE GALILEO GALILEI 

Comentarios del vídeo:Galileo Galilei descubrió, que dos objetos, lanzados simultanea mente y desde la misma altura, caerán con la misma velocidad y llegaran al mismo tiempo al suelo, SIN IMPORTAR la masa de cada uno de ellos. 
Es decir, que si lanzamos 1 pluma y 8000kg de Acero, en el vació, desde la misma altura y al mismo tiempo, ambos caerán con la misma velocidad, y llegaran al piso en el mismo instante. Esto se debe a la aceleración que es ejercida por la fuerza de la Gravedad

• Aporte de aristoteles y galileo en la caída libre de los cuerpos

Galileo Galilei

Su análisis de la física aristotélica le permitió demostrar la falsedad del postulado según el cual la aceleración de la caída de los cuerpos, en caída libre, era proporcional a su peso, y conjeturó que en el vacío todos los cuerpos caen con igual velocidad. Demostró también que la distancia recorrida por un móvil en caída libre es inversamente proporcional al cuadrado del tiempo. Limitado por la imposibilidad de medir tiempos cortos y con la intención de disminuir los efectos de la gravedad, se dedicó al estudio del plano inclinado, lo que le permitió comprobar la independencia de las leyes de la caída de los cuerpos respecto de su peso y demostrar que la aceleración de dichos planos es constante. Basándose en la descomposición de fuerzas que actúan sobre un móvil, demostró la compatibilidad entre el movimiento de rotación de la Tierra y los movimientos particulares de los seres y objetos situados sobre ella.

Teoría de Aristóteles: Caída Libre

La teoría de Aristóteles se basaba en que todos los cuerpos pesados caían más rápido que los ligeros. Él mencionaba que existían dos tipos de movimientos: naturales, éste a su vez se dividía en dos movimientos que era el movimiento circular de los cosmos y el movimiento hacia la superficie o hacia la atmosfera; y violentos.

El movimiento natural de un cuerpo consistía en la naturaleza formada del mismo (agua, tierra, aire, fuego), éstos se debían mover a su lugar natural y dependiendo del elemento en mayor abundancia era el que determinaba la dirección y la rapidez de éste. Una piedra grande caía más rápido que una piedra pequeña, ya que tenía más tierra.

Los movimientos violentos para Aristóteles eran aquellos que se apartaban de su trayectoria natural. Un ejemplo, que una piedra se elevara hacia atmósfera, cuando su lugar natural es la superficie.

Aristóteles también en sus estudios realizados decía que la rapidez de la caída los cuerpos era directamente proporcional a su peso y que conforme se acercara a su lugar natural su velocidad aumenta.

La teoría propuesta por Aristóteles podía parecer lógica pues un cuerpo pesado cae más rápido que un ligero, ya que la gravedad lo atrae con mayor fuerza. Pero sus argumentos no eran suficientes para poder afirmarlo, sin embargo en su momento fue la mejor manera de explicar la caída libre

 FORMULAS DE LA CAÍDA LIBRE

Para resolver problemas con movimiento de caída libre utilizamos las siguientes fórmulas:

Ejemplos de aplicación:

.- Un cuerpo es lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial v0 = 30 m / s. Considerar que g = 10 m /
s2 y se desprecia la resistencia del aire.

a) ¿Cuál será la velocidad del cuerpo 2 segundos después del lanzamiento?Datos:v0 = 30 m / sg = 10 m / s2Fórmulasv = v0 + g * tg = -10 m / s2Substitución y resultadov = 30 m / s – 10 m / s2 * 2.0 sv= 10 m / s 

b) ¿Cuánto tarda el cuerpo en llegar al punto más alto de su trayectoria?Datos:En el punto más elevado tenemos que la velocidad es igual a 0v = 0Fórmula:v = v0 + g * tt = v0     gSustitución y resultado30 m / s10 m / s2t = 3 s

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Se deja caer un objeto desde la parte superior de una ventana que está a una altura de 8,52 m. Determinar el tiempo requerido para el objeto tocar el piso.

información conocida en forma de variable solamente hay un dato explícito 8,52 m; el resto de información debe ser extraída de acuerdo al entendimiento de los principios de la caída libre. La distancia o altura (y) es 8,52 m. La velocidad inicial(Vo) puede deducirse como 0 m/seg .
La aceleración de la gravedad (g) se puede tomar como 9,8 m/seg2.







Datos:
vo = 0,0 m/seg

y = 8,52 m

a = g = 9,8 m/seg 2

Encontrar
t = ? 


Y=Vo.t+ g.t2/2


-8,52 m = (0 m/s).(t) + 0.5.(-9,8 m/seg2 ).(t)2

-8,52 m = (0 m) .(t ) + (-4,9 m/seg2).(t)2

-8,52 m = (-4,9 m/seg2 ).(t)2

(-8.52 m)/(-4,9 m/seg2) = t2

1,739 seg2 =t 2

t = 1,32 seg = 1,3 seg

VIDEOS DE EXPERIMENTOS DE CAIDA LIBRE:
Aqui dejo algunos:

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_caida_libre.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%ADda_libre