GRAVEDAD Y CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS.

GRAVEDAD Y CAIDA LIBRE DE LOS CUERPOS.

OBJETIVOS.

Entender de un modo práctico y sencillo el tema de Caída Libre de los Cuerpos para así ponerlo en práctica para la vida en situaciones necesarias.

Comprender la importancia del movimiento uniforme variado, en cuanto a sus métodos de solución.

Identificar las leyes, ecuaciones y diferentes problemas que pueden surgir de la caída libre de los cuerpos.

JUSTIFICACION.

La caída libre de los cuerpos fue estudiada a través de los años por diferente científicos los cuales buscaban a través de sus investigaciones identificar todas las causas que este producía; entre los investigadores se encuentran Albert Einstein, Leonardo Da Vinci, Isaac Newton, Galileo Galilei, Nicolás Copérnico.

INTRODUCCION. 

Para entender el concepto de caída libre de los cuerpos, veremos el siguiente ejemplo: Si dejamos caer una pelota de hule macizo y una hoja de papel, al mismo tiempo y de la misma altura, observaremos que la pelota llega primero al suelo. Pero, si arrugamos la hoja de papel y realizamos de nuevo el experimento observaremos que los tiempos de caída son casi iguales.
El movimiento vertical de cualquier objeto en movimiento libre, para el que se pueda pasar por esto la resistencia del aire, se resume entonces mediante las ecuaciones:

a). v = -gt + v0
b). Vm = (vo + v)/2
c). y = -0.5 gt² + vo t + y0
d). v²= -2gt (y - y0) 

Trayectoria. Es la sucesión de puntos por los que pasó el móvil en su recorrido y su valor en el Sistema Internacional es esa distancia, medida sobre la trayectoria, en metro. Es el recorrido total. 

Posición. Supuestos unos ejes de coordenadas en el punto de lanzamiento, se llama posición a la ordenada (coordenada en el eje y) que ocupa en cada instante el móvil. 

Desplazamiento. Restando de la ordenada de la posición la ordenada del origen tenemos el desplazamiento. Se representa por un vector con todas las características del mismo: modulo, dirección, sentido, punto de aplicación.

MARCO TEORICO.

En cinemática, la caída libre es un movimiento de un cuerpo dónde solamente influye la gravedad. En este movimiento se desprecia el rozamiento del cuerpo con el aire, es decir, se estudia en el vacío. El movimiento de la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado. La aceleración instantánea es independiente de la masa del cuerpo, es decir, si dejamos caer un coche y una pulga, ambos cuerpo tendrán la misma aceleración, que coincide con la aceleración de la gravedad (g). Esto lo podemos demostrar del siguiente modo:

Sabemos por la segunda ley de Newton que la fuerza es igual al producto entre la masa del cuerpo y la aceleración.

             F = ma

La única fuerza que influye en la caída libre (recordamos que se desprecia el rozamiento con el aire) es el peso, que es igual al producto entre la masa del cuerpo y la constante gravitatoria g.

      F = P = mg

Despejamos de la primera ecuación la aceleración.

        F

 a = m

Sustituimos la fuerza.

        mg

 a  =    m

Por lo tanto nos queda que la aceleración del cuerpo siempre coincide con la constante gravitatoria

  a = g

Otra forma de demostrar que la aceleración de los cuerpos en caída libre en el vacío tiene que ser la misma sin importar el peso de los objetos, es mediante un simple desarrollo lógico: Supongamos dos cuerpos, el primero del doble de peso que el segundo. Ahora, interpretemos al primer objeto como dos de los segundos objetos unidos de alguna forma, entonces la aceleración del objeto más pesado debería ser la misma que la de cada uno de los dos objetos más livianos, puesto que si así no fuera entonces un cuerpo debería caer a diferentes velocidades dependiendo de si lo vemos como un solo objeto o como sus partes unidas.

Algunos datos o consejos para resolver problemas de caída libre:

Recuerda que cuando se informa que “Un objeto se deja caer” la velocidad inicial será siempre igual a cero  (v0 = 0).

En cambio, cuando se informa que “un objeto se lanza” la velocidad inicial será siempre diferente a cero (vo ≠ 0).

TIRO PARABOLICO

Galileo Galilei estudio y dedujo ecuaciones  del tiro de proyectiles. 

El tiro parabólico es un movimiento que resulta de la unión de dos movimientos: El movimiento rectilíneo uniforme (componentes horizontal)  y, el movimiento vertical  (componente vertical) que se efectúa por la gravedad y el resultado de este movimiento es una parábola.  

El tiro parabólico, es  la  resultante de la suma vectorial de un movimiento horizontal uniforme y  de  un  movimiento vertical rectilíneo uniformemente variado. El tiro parabólico es de dos clases:  a) tiro horizontal y, b) tiro oblicuo

a)  Tiro Horizontal    

 Se caracteriza por la trayectoria curva  que sigue un cuerpo al ser lanzado horizontalmente al vació.

El  resultado  de  dos movimientos independientes: un movimiento horizontal con velocidad constante y un movimiento vertical que se inicia con una velocidad 0 y va aumentando, en  proporción de otro cuerpo que se dejara caer del mismo punto en el mismo instante 

D_H= v_Ht

Donde:

d_H  =  distancia horizontal

v_H  =  velocidad horizontal

  t  =  tiempo de caída 

b) Tiro oblicuo

Se caracteriza por la trayectoria que sigue un cuerpo, cuando es lanzado a una velocidad inicial que forma un ángulo 𝜃 con el eje horizontal.