„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.
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.
Tiro parabólico
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
DH= vHt
Donde:
dH =
distancia horizontal
vH =
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.
Las componentes vertical y horizontal de
la velocidad, tienen un valor al inicio de su movimiento que se calcula con las
siguientes fórmulas
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