En este artículo hablaremos sobre dos temas fundamentales en la mecánica clásica: la caída libre y el tiro vertical.
Caida libre: este fenómeno se presenta cuando un objeto es soltado desde cierta altura y cae libremente al suelo, sin ser impulsado por ninguna fuerza externa. En este proceso, la aceleración del objeto es constante y se mantiene en dirección hacia el centro de la Tierra.
Tiro vertical: en este caso, un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba o hacia abajo. En este proceso, la velocidad inicial del objeto determinará su altura máxima, el tiempo de vuelo y la velocidad con la que llega al punto de partida.
En este artículo, profundizaremos en estos dos temas, analizando sus fórmulas y leyes, y explicando su aplicación en el mundo real.
¡Comencemos nuestro viaje hacia el conocimiento de la física!
Datos clave
| Tiempo (s) | Altura (m) | Velocidad (m/s) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | -4.9 | -9.8 |
| 2 | -19.6 | -19.6 |
| 3 | -44.1 | -29.4 |
| 4 | -78.4 | -39.2 |
| 5 | -122.5 | -49.0 |
| 6 | -176.4 | -58.8 |
| 7 | -240.1 | -68.6 |
| 8 | -313.6 | -78.4 |
| 9 | -396.9 | -88.2 |
| 10 | -490.0 | -98.0 |
| Ángulo (°) | Velocidad inicial (m/s) | Altura máxima (m) | Tiempo de vuelo (s) | Distancia horizontal (m) |
|---|---|---|---|---|
| 30 | 10 | 8.18 | 1.64 | 14.14 |
| 45 | 10 | 10.20 | 1.41 | 20.41 |
| 60 | 10 | 6.53 | 1.15 | 17.32 |
| 75 | 10 | 2.19 | 0.67 | 6.51 |
¿Fórmulas de caída libre y tiro vertical?
Las fórmulas de caída libre y tiro vertical son:
Para la caída libre:
La velocidad final (vf) es igual a la velocidad inicial (vi) más la aceleración (a) multiplicada por el tiempo (t). Es decir, vf = vi + at.
La posición final (y) es igual a la posición inicial (y0) más la velocidad inicial (vi) multiplicada por el tiempo (t), más la mitad de la aceleración (a) multiplicada por el tiempo al cuadrado (t²). Es decir, y = y0 + vit + 1/2at².
Para el tiro vertical:
La altura máxima (h) alcanzada por el objeto es igual a la velocidad inicial al cuadrado (vi²) dividido por dos veces la aceleración debido a la gravedad (g). Es decir, h = vi²/2g.
El tiempo (t) que tarda el objeto en alcanzar la altura máxima es igual a la velocidad inicial (vi) dividido por la gravedad (g). Es decir, t = vi/g.
Con estas fórmulas se pueden calcular diferentes parámetros relacionados con la caída libre y el tiro vertical, como la velocidad, la posición y la altura máxima alcanzada. Es importante tener en cuenta las unidades en las que se miden las magnitudes para obtener resultados precisos.
¿Qué es el tiro vertical?
El tiro vertical es un tipo de movimiento en el que un objeto es lanzado verticalmente hacia arriba desde una posición inicial sin velocidad inicial horizontal. Durante el movimiento, el objeto experimenta una aceleración constante hacia abajo debido a la fuerza de la gravedad.
El tiempo que tarda el objeto en alcanzar su punto más alto, conocido como altura máxima, depende únicamente de la velocidad inicial con la que fue lanzado. Una vez que el objeto llega a su altura máxima, comienza a caer hacia abajo con una aceleración constante hasta que regresa a su posición inicial. El tiempo total que tarda el objeto en completar el movimiento vertical se conoce como el tiempo de vuelo.
La velocidad del objeto en cualquier punto durante el movimiento vertical se puede calcular utilizando la ecuación de velocidad para el movimiento uniformemente acelerado. Además, la altura del objeto en cualquier momento durante el movimiento se puede calcular utilizando la ecuación de altura para el movimiento uniformemente acelerado.
El tiro vertical se puede utilizar para modelar muchos fenómenos en la vida real, como el movimiento de un objeto que es lanzado hacia arriba y cae de vuelta a la Tierra, o el movimiento de una pelota que es lanzada hacia arriba en un juego de baloncesto.
¿Qué es la caída libre? ¿Ejemplos?
La caída libre es un movimiento vertical que experimenta un objeto cuando se deja caer en el aire o en el vacío, sin la intervención de ninguna fuerza que lo afecte aparte de la gravedad. En este movimiento, la única fuerza que actúa sobre el objeto es la fuerza gravitatoria, que lo atrae hacia el centro de la tierra.
Un ejemplo de caída libre es el lanzamiento de una pelota desde la azotea de un edificio. Durante la caída, la pelota acelera debido a la fuerza gravitatoria y aumenta su velocidad a medida que se acerca al suelo. Otro ejemplo es el salto en paracaídas, donde la persona se deja caer desde una gran altura y experimenta una caída libre hasta que se abre el paracaídas y reduce su velocidad.
Algunos ejemplos de caída libre incluyen el lanzamiento de una pelota desde una altura y el salto en paracaídas.
