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Gravedad y Caída Libre (II)

Preguntas frecuentes sobre Aceleración y Caída Libre

P.-Expresa la aceleración de gravedad como un vector

R.-La gravedad es un vector con dirección vertical y sentido hacia abajo con una magnitud de 9,81m/s2.

P.-Escribe las relaciones que gobiernan la caída libre de un objeto que se deja caer con velocidad inicial nula.

R.-
Las relaciones que gobiernan la caída libre son:
y=gt2/2

vf=at

vf2=2gy

Donde
y: Es el desplazamiento vertical del cuerpo
g: Es la aceleración de gravedad
vf: Es la velocidad final del cuerpo
t: Es el tiempo transcurrido

P.-La resistencia del aire ¿aumenta o disminuye la aceleración de un objeto que cae?

R.-La resistencia del aire tiende a disminuir la aceleración de un cuerpo que cae, sin embargo, la aceleración de gravedad continuará siempre constante.

P.-Si se suelta una piedra desde determinada altura: a)¿Aumenta o disminuye su velocidad a medida que cae? b)¿Cuánto varía su velocidad cada segundo de caída?

R.-
Ya que la piedra cae con una aceleración igual a la gravedad, es obvio que que la piedra aumentará su velocidad a medida que cae.

Si asumimos que la aceleración de gravedad es de 10m/s2, la piedra al caer incrementara su velocidad 10m/s por cada segundo que pasa. Es decir, a los cinco segundos será de 50m/s y a los siete segundos será de 70 m/s.

P.-Se deja caer una piedra desde cierta altura sobre la superficie lunar ¿Cuánto variará la velocidad de la luna cada segundo de caida?

R,-Si suponemos que la gravedad de la Luna es gL entonces la velocidad que cae en la luna se incrementará gLm/s cada segundo.

P.-Si un objeto se deja caer libremente, la distancia recorrida cada segundo, ¿permanecerá igual, aumentará o disminuira?

R.-Como ya hemos establecido que al caer un objeto se incrementa su velocidad cada segundo en 10m/s, es obvio que la distancia recorrida también se incrementará cada segundo, pero respondiendo a una función parabólica.

P.-Si se lanza un objeto hacia arriba ¿cuáles serán su velocidad y aceleración en el punto más alto de su recorrido?

R.-Al lanzar un cuerpo hacia arriba, el punto más alto de su trayectoria será alcanzado precisamente en el momento que empiece a bajar. Por tanto, en ese instante la velocidad del cuerpo tendrá un valor que no puede ser otro sino cero metros sobre segundo. En el caso de la aceleración su valor siempre será cosntante y con un valor igual 10m/s2.

 

Gravedad y Caída Libre (I)

Preguntas frecuentes sobre Aceleración y Caída Libre

P.-¿Qué es la gravedad?¿Cuál es su valor en lugares cercanos a la superficie terrestre?¿En qué unidades se expresa?

R.-
La gravedad (o más correctamente aceleración de gravedad) es la aceleración con la cual se mueven los cuerpos al caer. El fenómeno de la caída de un cuerpo se produce debido a la fuerza de gravedad, que es la fuerza con la cual el planeta tierra atrae a los cuerpos cercanos a su superficie.

El valor de la gravedad es de 9,81m/s2. Sin embargo, para simplificar las operaciones al momento de hacer cálculos, suele utilizarse el valor de 10m/s2.

Al ser la gravedad un tipo de aceleración sus unidades se expresan en metros sobre segundos al cuadrado.

P.-¿Cómo se compara la aceleración de gravedad en la Luna con respecto a la gravedad en la tierra?

R.-Aunque el valor de la gravedad es menor en la Luna que en la Tierra, se ha podido observar que sus efectos son los mismos. En el caso de la Luna es posible observar con mayor claridad los efectos causados por la gravedad, debido que carece de atmósfera cosa que impide las posibles perturbaciones de los fenómenos.

P.-¿Qué dirección tiene la aceleración de gravedad?

R.-La aceleración de gravedad tiene dirección vertical y sentido hacia abajo. Estrictamente hablando, su dirección es hacia el centro de la tierra.

P.-¿De qué factores depende la aceleración de gravedad sobre la superficie terrestre?

R.-La aceleración de gravedad es la misma sobre toda la superficie terrestre, por lo que no depende de ningún factor. En ciertos casos puede parecer que cambia como, por ejemplo, cuando dejamos caer una piedra y una pluma. Generalmente, la piedra caerá primero, pero esto se debe a que la resistencia del aire influye sobre la caída de la pluma.

P.-Cuando un cuerpo cae libremente, ¿varía su velocidad o su aceleración?

R.-Todo cuerpo al caer variará su velocidad. La aceleración será constante ya que ésta es, precisamente, la aceleración de gravedad.

P.-¿Qué significa la expresión caída libre?

R.-Significa que al momento de considerar la caída de un cuerpo solamente se tomará en cuenta la aceleración de gravedad, sin incluir la influencia de otros factores presentes como la resistencia del aire.

P.-Cómo la afirmaciones de Aristóteles, en relación con la caída libre de los cuerpos, frenaron el avance de la física?¿Cuál fue el gran aporte de Galileo al respecto?

R.-
Aristóteles fue un gran filósofo griego que observó ciertos cuerpos que, al caer simultáneamente, finalizaban su caída en tiempos distintos. Ante esta observación, Aristóteles concluyó que el fenómeno se debía al peso de los cuerpos. Al ser Aristóteles uno de los pensadores más grandes de su época, esta afirmación fue aceptada como cierta por más de dos mil años frenando así el avance de la ciencia.

Galileo, por su parte, realizó ciertos experimentos y observó que lo que decía Aristóteles parecía ser cierto sólo en el caso de objetos livianos. Cuando probó con objetos más pesados, logró comprobar que los mismos caían simultáneamente. Galileo concluyó que el comportamiento no era el mismo con los objetos más livianos debido a la resistencia que el aire les ofrecía.

P.-¿Por qué una pluma cae más lentamente que una moneda cuando se dejan caer desde el aire?

R.-Una moneda cae más rápidamente que una pluma debido a que la vence con facilidad la resistencia del aire. Mientras tanto, la pluma sí se ve frenada por la resistencia del aire por lo que cae más lentamente.
 

 

Velocidad Negativa y Aceleración Negativa

Preguntas frecuentes sobre Aceleración y Caída Libre

P.-Un objeto se mueve con velocidad y aceleración negativas ¿Permanecerá siempre la velocidad negativa?

R.-No, el cuerpo al tener velocidad negativa irá en dirección de regreso al punto de partida. Esa velocidad irá disminuyendo gradualmente hasta detenerse y luego, al ser la aceleración constante, emprenderá la marcha en dirección contraria aumentando la velocidad hasta que deje de considerarse este movimiento.

P.-Explica que es una velocidad negativa y que es una aceleración negativa.

R.-La velocidad negativa es una velocidad referencial en la que se indica que el cuerpo va en dirección a su punto de partida. Mientras tanto, la aceleración negativa nace del hecho de que se produce una disminución de la magnitud de la aceleración.

P.-¿Cuándo un móvil posee aceleración uniforme?

R.-Un móvil tiene aceleración constante cuando tiene cambios iguales en su velocidad para intervalos de tiempos iguales.

P.-¿Es la aceleración una cantidad vectorial?

R.-La aceleración es una magnitud vectorial debido a que el significado de la velocidad cambia al variar ya sea su magnitud, su dirección o su sentido.

P.-Explica por qué en el movimiento uniforme acelerado la aceleración es igual a la aceleración media.

R.-Porque cuando el movimiento es uniformemente acelerado los cambios de velocidad son iguales en intervalos de tiempos iguales y por lo tanto la aceleración es un valor constante. Esto coincide con el valor de la aceleración media en la que se asume constante la aceleración durante el movimiento.

P.-Escribe las relaciones que describen el movimiento uniformemente acelerado y el movimiento uniformemente retardado

R.-
Ecuaciones que describen el movimiento uniformemente acelerado
vf=vo+at  

d=vot + at2/2

vf2 = vo2+2da

vo: Es la velocidad inicial del cuerpo
vf: Es la velocidad final del cuerpo
a: Es la aceleración del cuerpo, la cual es generalmente constante para cada movimiento
d: Es la distancia que recorre el cuerpo durante el movimiento
t: Es el tiempo que dura el movimiento considerado

Ecuaciones que describen el movimiento uniformemente retardado
vf=vo-at  

d=vot-at2/2

vf2 = vo2-2da

vo: Es la velocidad inicial del cuerpo
vf: Es la velocidad final del cuerpo
a: Es la aceleración del cuerpo, la cual es generalmente constante para cada movimiento
d: Es la distancia que recorre el cuerpo durante el movimiento
t: Es el tiempo que dura el movimiento considerado

P.-La variación de la velocidad con el tiempo, para el movimiento uniforme acelerado con velocidad inicial nula, es v=at. Si un atleta de pista corre durante mucho tiempo, ¿Su velocidad se hace muy grande?

R.-En teoría, si el atleta corriese con aceleración constante su velocidad pudiera hacerse muy grande dependiendo del tiempo que corriese. Sin embargo, es imposible mantener la aceleración constante para un ser humano, por lo que el ritmo de la carrera más bien tenderá a que la aceleración del movimiento sea cero luego de unos momentos.
 

P.-¿Pueden las ecuaciones del movimiento acelerado dadas, explicar el movimiento de un árbol sometido a la acción del viento?

R.-Sí, puede explicarlo. El viento lanza hacia adelante al árbol, pero el tronco aplicará una aceleración que se opone a la dirección del movimiento. Es por ello que se produce el tradicional bamboleo de los árboles.

P.-¿Cómo es el gráfico aceleración-tiempo para el movimiento uniformemente acelerado? ¿Para el movimiento uniformemente retardado?

R.-En el caso del movimiento uniformemente acelerado el gráfico aceleración-tiempo es una linea recta horizontal sobre el eje de las abscisas. Por otro lado, en el caso del movimiento uniformemente retardado el gráfico aceleración-tiempo es una linea recta horizontal debajo del eje de las abscisas.

P.-¿Cuál de las siguientes cantidades cambia uniformemente en el movimiento uniformemente acelerado: a)La distancia recorrida, b)La velocidad, c)La distancia recorrida y la velocidad?

R.-La velocidad cambiará uniformemente pero la distancia recorrida cambiará de acuerdo a una función parabólica.
 

P.-¿Es cierto que un móvil con aceleración negativa siempre bajará el módulo de su velocidad?

R.-No, una vez que la velocidad disminuya hasta alcanzar el valor cero la velocidad empezará a incrementarse negativamente, de tal manera que el módulo de la velocidad aumentará progresivamente.