Respuestas
Es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, pero con trayectoria vertical, es decir, el movimiento de cuerpos que se dejan caer desde una determinada altura o se lanzan verticalmente hacia arriba o hacia abajo.
Tiene, por tanto, las mismas fórmulas que el movimiento anterior, aunque podemos aclarar que los espacios son alturas, y la aceleración es siempre la de la gravedad (g).
La aceleración de la gravedad en el SI tiene un valor de 9,8 m/s2.
¿Qué diferencia existe entre una baldosa que se desprende de lo alto de un edificio y cae, y una baldosa que es lanzada desde el mismo lugar por una persona? En el caso de cuerpos que caen, la velocidad inicial es cero, puesto que no se lanzan, sino que caen por su propio peso. Por lo tanto, en el estudio del movimiento de caída libre nos encontramos con tres situaciones, que pueden esquematizarse en la forma:
Movimiento de caída libre
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En las situaciones A y B, g es positiva porque el cuerpo cae a favor de su peso. En la situación C, g es negativa porque el cuerpo sube en contra de su peso. En el tercer caso, sería similar a un M.R.U.A retardado, es decir con disminución de la velocidad.
En este último caso, ¿hasta dónde que sube un cuerpo que lanzamos verticalmente hacia arriba? Alcanzará una cierta altura y, a partir de ahí comenzará a descender. Pues bien, en ese momento, la velocidad es cero, porque para que el movimiento de un cuerpo cambie de sentido, tiene que haber un instante en que se detenga. Justo a la altura que alcanza en ese momento, se le llama altura máxima, y coincide justo, con el punto de v cero.
El movimiento de caída libre se ajusta a unas leyes que se cumplen absolutamente en el vacío, es decir, en ausencia de rozamiento. Esta situación hipotética se aproxima a la realidad.
Leyes de la caída libre
Todos los cuerpos en el vacío caen con un movimiento que puede considerarse rectilíneo uniformemente acelerado.
Todos los cuerpos, independientemente de su masa y su volumen, caen con la misma aceleración. Ésta es la de la gravedad, y tiene un valor de 9,8 m/s2.
Ecuaciones del movimiento de caída libre
Las ecuaciones que definen el M.R.U.A son aplicables al movimiento de caída libre, tanto de descenso como de ascenso.
Tienes que tener en cuenta que ahora los espacios son alturas, y que la aceleración siempre es la de la gravedad. Recuerda, g positiva para los movimientos de caída, y negativa para los ascensos.
Ejemplo:
Desde un edificio de 30 metros de altura, se desprende una baldosa y tarda 2,47 s en llegar al suelo. ¿Con qué velocidad llegará?
La incógnita es la velocidad final, vf.
Como la baldosa cae, y nadie la lanza, la velocidad inicial es cero.
En este caso nos viene muy bien utilizar la última ecuación, que relaciona el cuadrado de las dos velocidades:
Dos velocidades
Sustituimos los datos que tenemos:
Sustitución de los valores
Ejemplo:
Se lanza verticalmente hacia arriba un balón con una velocidad de 5 m/s2. Calcula la máxima altura que alcanzará.
Nos piden la altura máxima, es decir el espacio que subirá el balón hasta detenerse para empezar a bajar. Recuerda que en este punto la vf es cero.
Calculamos primero el tiempo que tardará en alcanzar dicha altura:
Calcular la altura que alcanzará