Fórmula de la Caída Libre

La Fórmula de la Caída Libre nos refleja un tipo de movimiento común que todo el mundo puede observar en la vida cotidiana. Si dejamos caer algo accidentalmente podemos ver su movimiento. Al principio, tendrá poca velocidad y hasta el final, gana velocidad y antes de la colisión, alcanza su velocidad máxima. Hay muchos factores que afectan a la velocidad del objeto mientras está en caída libre. En este artículo tratamos este movimiento de caída libre y la fórmula de la caída libre con ejemplos. Aprendamos el concepto.

caida libre fisica
Ilustración de una manzana que cae libremente del árbol y una piedra lanzada desde la colina.

 

¿Qué es la Caída Libre?

La caída libre se refiere a una situación en la física en la que la única fuerza que actúa sobre un objeto es la gravedad y, por tanto, la aceleración debida a la gravedad. La caída libre, como dice su término, es un cuerpo que cae libremente debido a la atracción gravitatoria de la tierra. Este movimiento tendrá el efecto de la aceleración debida a la gravedad. Este tipo de movimiento seguirá las tres ecuaciones del movimiento por gravedad.

El movimiento de proyectil es otra categoría importante de problemas de caída libre. Aunque estos sucesos se desarrollan en el mundo tridimensional, a efectos de la física básica, se consideran bidimensionales sobre el papel.

Una propiedad muy singular pero interesante de la aceleración debida a la gravedad es que es la misma para todas las masas. Esto estaba lejos de ser un hecho evidente, hasta los días de Galileo Galilei. Esto se debía a que, en realidad, la gravedad no es la única fuerza que actúa cuando un objeto cae, y los efectos de la resistencia del aire tienden a hacer que los objetos más ligeros se aceleren más lentamente. Es algo que todos hemos notado al comparar la velocidad de caída de una roca y una pluma.

Galileo realizó este ingenioso experimento en la Torre de Pisa «inclinada» y demostró, dejando caer masas de distinto peso desde lo alto de la torre, que la aceleración gravitatoria es independiente de la masa de los objetos.

Los problemas de física de la caída libre tienen el supuesto de la ausencia de resistencia del aire. Pero, en el mundo real, la atmósfera terrestre ofrece cierta resistencia a un objeto en caída libre. Además, las partículas del aire chocan con el objeto que cae, lo que provoca la transformación de parte de su energía cinética en energía térmica. El resultado es un «menor movimiento» o una velocidad descendente más lenta.

La fórmula de la caída libre:

La fórmula de la caída libre es la siguiente, para entenderla, hemos preparado un recorrido acerca de esta para poder emplearla con facilidad en los problemas:

y = H – ½ gt2

 

Ejemplos de Caída Libre

Algunos de los ejemplos de movimiento en caída libre son los siguientes

1. Una piedra caída desde una colina.

2. Una manzana que cae de un árbol.

3. Un objeto que baja en movimiento de proyectil.

4. Gotas de lluvia que caen de las nubes al suelo, o granizo que cae con la lluvia.

5. Una pelota lanzada hacia arriba baja a la tierra en caída libre.

Ejemplos de Ejercicios resueltos

Ejemplo: Calcula la altura del cuerpo si tiene una masa de 2 Kg y toca el suelo al cabo de 5 segundos.

Solución:

Los parámetros dados son:

Tiempo t = 5 seg.

Tenemos que calcular la altura. Por lo tanto, podemos aplicar la primera ecuación dada anteriormente.

es decir,h= 1/2 gt2

Sustituyendo los valores

h= 12gt2
h= 12×9.8×52
h= 4.9 × 25

h = 122,5 m

Por lo tanto, la altura requerida será de 122,5 metros.

 

Preguntas Frecuentes sobre la Fórmula de la Caída Libre

¿Cuál es la fórmula de la caída libre?

Un objeto en caída libre seguirá teniendo un peso, regido por la ecuación y = H – ½ gt2, donde es la altura, H es la altura máxima, es la constante gravitacional (9.81m/s2) y t es el tiempo.

¿Qué es la ley de la caída libre?

Afirmación de la ley de caída libre de Galileo: En ausencia de resistencia del aire (rozamiento del aire), todos los cuerpos (independientemente de su masa) caen con la misma aceleración. Hay que tener en cuenta que esta ley es una aproximación que se demuestra utilizando la mecánica newtoniana.