física para ciencias: aceleración de gravedad y caída...
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Física para Ciencias:
Aceleración de Gravedad y
Caída Libre
Dictado por: Profesor Aldo Valcarce
1er semestre 2014
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
Ecuaciones de Movimiento con 𝑎 = 0
𝑥𝑓 − 𝑥𝑖 =1
2𝑣𝑖 + 𝑣𝑓 × 𝑡
FIS109C – 2: Física para Ciencias 1er semestre 2014
𝑣𝑓 = 𝑣𝑖 + 𝑎 × 𝑡
𝑥𝑓 − 𝑥𝑖 = 𝑣𝑖 × 𝑡 +1
2𝑎 × 𝑡2
𝑣𝑓2 = 𝑣𝑖
2 + 2𝑎 𝑥𝑓 − 𝑥𝑖
𝑥𝑓 − 𝑥𝑖 = 𝑣𝑖 × 𝑡
𝑣𝑓 = 𝑣𝑖
𝑥𝑓 − 𝑥𝑖 = 𝑣𝑖 × 𝑡
𝑣𝑓 = 𝑣𝑖
𝑎 = 0
𝑎 = 0
𝑎 = 0
𝑎 = 0
Ejemplo 4:
Un auto viaja a una rapidez constante de 45 m/s y pasa por un anuncio detrás del cual se oculta una patrulla de policía. Un segundo después de que pasa el auto la patrulla parte del anuncio para atraparlo, acelerando a 3 m/s2.
a) ¿Cuánto demora la patrulla en alcanzar al auto? b) Realice los gráficos: 𝑥 𝑣𝑠 𝑡, 𝑣 𝑣𝑠 𝑡, 𝑎 𝑣𝑠 𝑡
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Aceleración de Gravedad y Caída Libre
GALILEO
vs
ARISTÓTELES
Controversia
384-322 (A. C.) 1564-1642
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Caída Libre
Pregunta
GALILEO: llegan juntos
ARISTÓTELES: el martillo
¿Qué llega primero al suelo?
suelo
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Se suelta simultáneamente desde la misma altura una pluma y un martillo
en el vacío…
Galileo propone: preguntémosle a la Naturaleza
La naturaleza le da la razón a
GALILEO
La naturaleza DECIDE
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Caída Libre
¡¡En el vacío!!
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Experimento Real Caída Libre en la Luna
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Astronauta David Scott (2 de agosto de 1971).
𝑔 = 9.8 m/s2
En la Tierra
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Aceleración de Gravedad
Aceleración de Gravedad
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Objeto que cae libremente…
NO se hace referencia a que el objeto se soltó desde el reposo.
Es un objeto que se mueve con libertad bajo la influencia
de la gravedad, sin importar su movimiento inicial.
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𝒗𝒊 > 𝟎 𝒗𝒊 < 𝟎 𝒗𝒊 = 𝟎 𝑔
Todos estos objetos experimentan una aceleración
hacia abajo.
Marco de referencia: caída libre
Es común definir arriba como la dirección positiva y abajo
como la dirección negativa.
La letra 𝒚 será utilizada en los problemas de caída libre para
medir la altura de los objetos con respecto a un origen.
𝑎𝑦 = −𝑔 = −9,8 𝑚/𝑠2
Se utilizan las ecuaciones de movimiento con aceleración
constante.
El origen muchas veces (no siempre) será el suelo.
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¿Cuándo el origen no será el suelo?
Paracaidismo en caída libre Banzai: Se arroja el paracaídas fuera del avión y luego se salta tras éste.
Objetivo: recuperar el paracaídas, ajustarselo y abrirlo.
Record: Yasuhiro Kubo arrojó el paracaídas desde un avión a 3000
m de altura y lo alcanzó 50 s más tarde.
Ejercicio: Si no existiera roce, calcule la distancia que hubiera
caído el paracaídas antes de ser alcanzado.
Ejercicio conceptual: Si en la realidad no existiera roce, ¿podría el
paracaidista alcanzar paracaídas?
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Ejemplo 1 Una persona lanza una piedra hacia arriba desde el techo de un edificio con una velocidad inicial de 20 m/s. Si el edificio tiene 50 m de altura y la piedra no es agarrada por la persona cayendo hacia el suelo calcule los siguientes datos de la piedra:
a) Tiempo necesario para alcanzar la altura máxima.
b) Altura máxima.
c) Tiempo necesario para que la piedra regrese a la altura desde donde fue arrojada.
d) La velocidad de la piedra en el instante de c).
e) Velocidad y posición de la piedra luego de 5 s.
f) Tiempo necesario para que la piedra llegue al suelo.
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Resumen
Dos cuerpos soltados al mismo tiempo llegarán al suelo al
mismo tiempo si no existe roce.
Aceleración de gravedad
𝑎𝑦 = −𝑔 = −9,8 𝑚/𝑠2
Caída libre: objeto que se mueve con libertad bajo la
influencia de la gravedad.
Próxima clase: Lanzamiento de proyectil.
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