ÍNDICE - INTRODUCCIÓIN…………………………..……………..…3 - ¿Qué es el movimiento “caída libre”?................................4 - ¿A qué le llamamos “campo gravitatorio”?........................6 - Ejemplos de “caída libre” ……………………………………7 - Ecuaciones de “caída libre” …………………………………8 - Ejercicios ejemplo…………………………………………….9 INTRODUCCIÓN: A continuación, observaremos una serie de definiciones, ideas y ejemplos para lograr la comprensión del movimiento al cual nosotros denominamos como: “caída libre”, este movimiento en un principio se ve afectado por un campo gravitatorio, y que a partir de esta presentación nos daremos cuenta que otras fuerzas afectan este movimiento. Curiosamente siempre interpretamos el enunciado “caída libre”, como el simple hecho de que todo aquello que posea peso se verá afectado por un campo gravitatorio y que eventualmente dejara de ser suspendido en el espacio y descenderá hacia el campo que lo atrae, dicho esto podemos saber que siempre que hablemos de “caída libre”, la gravedad estará directamente relacionada con ella. 1. ¿Qué es el movimiento “Caída Libre? En física, se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio. Cabe mencionar que el movimiento de caída libre es un movimiento particular del movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV). 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 estas como caídas libres, aunque los efectos de la densidad del medio no sean por lo general despreciables. El concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical (llama este movimiento como tiro vertical); o a cualquier objeto (satélites naturales o artificiales, planetas, etc.) en órbita alrededor de un cuerpo celeste. Otros sucesos referidos también como caída libre lo constituyen las trayectorias geodésicas en el espacio-tiempo descritas en la teoría de la relatividad general. Un ejemplo de caída libre lo encontramos en el deporte de caída libre que son actividades basadas en dejarse caer una persona a través de la atmósfera sin sustentación alar ni de paracaídas durante un cierto trayecto. -Caída libre (sin fricción): La fuerza actúa sobre un cuerpo que cae se indica con una F y se mide en newtons. Un newton está compuesto por la masa del cuerpo (en kg) y la aceleración (en m/seg²), donde la aceleración es igual al factor gravitatorio de la Tierra. Newton = kg * m/seg² -Caídas con resistencia aerodinámica Dos fuerzas opuestas actúan sobre un objeto que cae: la fuerza del peso y la fuerza de arrastre (en vacío, fuerza de arrastre = 0). Podemos derivar la velocidad máxima de un objeto a partir de estas variables. En realidad, la velocidad máxima se alcanza precisamente en el momento en el que ambas fuerzas opuestas tienen la misma intensidad, lo que causa que el objeto ya no se acelere en la caída. Para alcanzar una velocidad máxima mayor durante una caída libre con resistencia aerodinámica, se puede reducir la resistencia aerodinámica o aumentar la masa del cuerpo. Lo siguiente se aplica a las caídas con resistencia aerodinámica: Cuanto más pesado sea el objeto, mayor será la velocidad de caída máxima (suponiendo las mismas características de forma y superficie). Félix Baumgartner intentó reducir la resistencia aerodinámica de su traje de protección para alcanzar velocidades supersónicas lo más rápidamente posible. Después de eso, aumentó la resistencia al abrir el paracaídas para reducir la velocidad antes de llegar al suelo. 2. ¿A qué le llamamos “Campo Gravitatorio? El campo gravitatorio o campo gravitacional es un campo de fuerzas que representa la gravedad. Si se dispone en cierta región del espacio una masa M, el espacio alrededor de M adquiere ciertas características que no disponía cuando no estaba M. Este hecho se puede comprobar acercando otra masa M y constatando que se produce la interacción. A la situación física que produce la masa M se la denomina campo gravitatorio. Afirmar que existe algo alrededor de M es puramente especulativo, ya que solo se nota el campo cuando se coloca la otra masa m, a la que se llama masa testigo o masa de prueba. En física newtoniana, el campo gravitatorio se representa mediante un campo vectorial conservativo cuyas líneas de campo son abiertas. Puede definirse como la fuerza por unidad de masa que experimentará una partícula puntual en presencia de una distribución de masa. Sus dimensiones son, por lo tanto, las de una aceleración, aunque se suele utilizar la dimensión de fuerza por unidad de masa -que es equivalente- y expresar su intensidad en N/kg (newtons/kilogramo). Matemáticamente, la intensidad g del campo gravitatorio producido por una distribución de masas cualquiera se define como: g= lim (m-0) F/m dónde: M es una masa de prueba, F es la fuerza gravitatoria que actúa sobre la masa de prueba Los campos gravitatorios son aditivos. La intensidad del campo gravitatorio creado por una distribución de masa es igual a la suma vectorial de las intensidades de los campos creados por sus diferentes elementos constitutivos. 3. Ejemplos de “caída libre”. 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 constante es el valor de aceleración de la gravedad (g) que es de g=981cm/s*2 o g=9.81m/s*2. 1 cuando un martillo se cae de algún estante; 2 al dejar caer cualquier objeto de tus manos; 3 cuando una moneda se cae del bolsillo de tu camisa; 4 cuando se cae un globo que está colgado; 5 un coco que cae de una palmera; 6 la caída de alguna planta que está colgada. 4. Ecuaciones de Caída Libre. V = gt Es la ecuación que se usa para calcular la velocidad durante la caída libre. En esta ecuación, V es la velocidad de la caída en metros por segundo, g es la aceleración gravitatoria en metros por segundo cuadrado y t es el tiempo de la caída en segundos. Los cuerpos con masas diferentes caen a la misma velocidad en vacío. En otras palabras, el cálculo es independiente del peso del cuerpo. Es difícil de creer, pero en vacío un hipopótamo caerá a la misma velocidad que una lombriz. Por este motivo, la ecuación general de la caída libre es la siguiente: h = v0 + 1/2 gt² Que sustituyendo los valores queda como: h= ½ gt² Donde h = altura del cuerpo en el tiempo t, v0 = velocidad inicial, g = aceleración en caída libre, t = tiempo de la caída en segundos. Otra ecuación comúnmente utilizada para la caída libre es: V²=2gh 5- Ejercicios ejemplo. 1- Una roca ha sido dejada caer desde la boca de un pozo, esta tarda en llegar al agua 3 segundos, ¿De cuánto es la altura de la que esta cayó? (considera que g=10m/s²) Datos: t = 3 seg. h = ¿? g = 10 m/s² La fórmula que ocuparemos es: h= ½ gt² Debido a que necesitamos encontrar la altura desde la cual cayó la roca. Sustituimos datos: h= h= 10𝑚/𝑠 2 ∗ 3𝑠𝑒𝑔² 90𝑚 2 2 h= 10𝑚/𝑠 2 ∗ 9𝑠𝑒𝑔 h= 45m 2 Por lo tanto, ahora sabemos que la altura desde donde cayó la roca es de 45 m.
