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Ciencias Naturales, Experimentales y Tecnología V · 5.º Caída libre y tiro vertical: cuando la aceleración es constante y vale g

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Caída libre y tiro vertical: cuando la aceleración es constante y vale g

✦ Qué significa aceleración constante; g como protagonista; las tres ecuaciones; criterio de signos; ejemplo piedra desde puente; velocidad cero en el ápice pero aceleración g; pluma y martillo en el vacío · Ciencias Naturales, Experimentales y Tecnología V · en 4 minutos

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Modelar la caída libre y el tiro vertical con aceleración constante g, aplicar las tres ecuaciones del movimiento uniformemente acelerado, manejar el criterio de signos e interpretar la velocidad y aceleración en el punto más alto.

4 min Ciencias Naturales, Experimentales y Tecnología V 15–18 años
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Caída libre y tiro vertical: cuando la aceleración es constante y vale g

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Un solo número gobierna casi todo el movimiento vertical

Qué significa que g sea constante

Una aceleración constante no quiere decir velocidad constante: quiere decir que la velocidad cambia la misma cantidad cada segundo. Con g hacia abajo, un objeto que cae gana unos 9.8 m/s de rapidez cada segundo. Un objeto lanzado hacia arriba pierde esa misma cantidad cada segundo, se frena hasta instantáneamente quedar en reposo en su punto más alto, y luego vuelve a ganar rapidez cayendo. Que en el punto más alto la velocidad sea cero NO implica que la aceleración sea cero: sigue habiendo gravedad tirando hacia abajo, y por eso se da la vuelta.

Movimiento Aceleración Constante.png
Imagen libre de Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0, autor: Laura A Romero)
MagnitudSímboloUnidadQué cuida
posiciónymetrodónde está respecto del origen elegido
velocidadvm/squé tan rápido y en qué dirección va
aceleracióna = -gm/s²cómo cambia v cada segundo
tiempotsegundoel reloj que corre igual para todos los tramos

Las tres ecuaciones que resuelven todo

  1. v = v0 + a·t (la velocidad evoluciona lineal con el tiempo).
  2. y = y0 + v0·t + (1/2)·a·t² (la posición es un polinomio de segundo grado).
  3. v² = v0² + 2·a·(y - y0) (útil cuando el tiempo no te dan ni te piden.)

El error del signo: elige un criterio y no lo cambies

La mayoría de los errores en caída libre no son de física sino de signos. Antes de calcular decide dónde está el origen y qué dirección es positiva. Si arriba es positivo, g entra negativa; si abajo es positivo, g entra positiva. Lo único prohibido es mezclar criterios a mitad del problema. Un mismo ejercicio puede resolverse con ambos y debe dar la misma rapidez final.

En el punto más alto de un tiro vertical, la velocidad es cero. ¿Cuál es la aceleración ahí?

En el vacío, una pluma y un martillo caen con la misma aceleración.

Una pelota se lanza hacia arriba a 19.6 m/s. ¿Cuánto tarda en volver al punto de partida?

Sube en t = v0/g, y el tiempo total es el doble

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Con g = 9.8 m/s², ¿qué altura máxima alcanza un objeto lanzado hacia arriba a 19.6 m/s (en metros)?

En el punto más alto la velocidad es pero la aceleración sigue siendo ; en el vacío pluma y martillo caen con la misma .

¿Distingues velocidad de aceleración en el punto más alto?

Aquí se mira lo que ya fuiste acertando. Pulsa «Comprobar» para saber si puedes seguir.

CAÍDA LIBRE y TIRO VERTICAL - Física 03 UBA (CBC)
Caída libre y tiro vertical explicados con las ecuaciones de movimiento.
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No pasa nada: vamos a verlo de otra manera

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Míralo de otra maneraPor qué el aire engaña

Ves caer una hoja de papel más lento que una piedra y concluyes "los objetos pesados caen más rápido". La razón real no es la masa: es la resistencia del aire, que frena proporcionalmente más a los objetos ligeros y con mucha superficie. Arruga la hoja para reducir su área y caerá casi como la piedra. En física idealizamos quitando el aire para ver la ley limpia.

¿Qué cambiaría si repitieras el experimento de la pluma y el martillo dentro de una cámara de vacío?

Que ambos llegarían al mismo tiempo al suelo.

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↑ Volver al objeto

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