Movimiento de
Caída vertical de cuerpos
Pedreira, S. (junio 2020)
Índice
Objetivos
Caída libre
Aristóteles y Galileo
Caída real
¿Cuál caerá primero?
Cuestionario
¿Qué es la caída libre?
Créditos
OBJETIVOS
Estudiar el movimiento de caída de cuerpos en ausencia y con resistencia con el aire.
Analizar el movimiento desde el punto de vista dinámico y cinemático.
Trabajar con un simulador y escribir un informe.
Responder un cuestionario de autoevaluación.
¿caen al mismo tiempo?
Si dejamos caer dos cuerpos de diferente masa, de forma parecida, desde la misma altura...
Aristóteles vs Galileo
video: ¿cuál caerá primero?
La leyenda del experimento de la torre
Cuentan que Galileo subió a la Torre de Pisa y dejó caer varias esferas de diferente masa, las que llegaron en el mismo instante al suelo, contrariamente a lo que planteaba Aristóteles. Galileo no tenía cómo medir un tiempo tan pequeño. Para poder aumentar los tiempos de caída utilizó planos inclinados, de los que dejaba caer las esferas.
+info
video: ¿qué es la caída libre?
Observa el video
El video está en inglés. Si lo deseas, puedes activar los subtítulos automáticos en inglés y luego elegir que los traduzca al español.
Caída libre
- Considera despreciable la fuerza de rozamiento con el aire.
- La Fuerza neta del movimiento es el peso del cuerpo.
- La aceleración del cuerpo es la gravitatoria, del lugar en que se produzca el movimiento.
Caída libre
Características
Se trata de un Movimiento rectilíneo uniformemente variado. La aceleración del movimiento es constante y su módulo cerca de la superficie terrestre es g = 9,8 m/(s.s).
Ecuaciones del movimiento
Sistema de referencia: se toma y positivo hacia arriba, la aceleración graviatoria tiene sentido hacia abajo, por eso en las ecuaciones tiene signo negativo.
Ecuaciones del movimiento
Análisis gráfico de un movimiento de caída libre
+info
Estudiaremos el movimiento que describe una pelota que es lanzada verticalmente hacia arriba desde cierta altura, retornando después de cierto tiempo a la misma altura.
Gráficos del movimiento
velocidad vs. tiempo
y vs. tiempo
Gráficos del movimiento
Fuerza neta vs. tiempo
aceleración vs. tiempo
Caída real
- La resistencia del aire no es despreciable, su valor aumenta al aumentar la velocidad y tiene sentido opuesto al movimiento del cuerpo.
- La fuerza neta sobre el cuerpo depende de la velocidad.
Persona en caída...
Comienzo de la caída
Una persona que cae por la acción de su peso y recibe la acción de la fuerza de resistencia del aire. Al principio de la caída:
- La velocidad del cuerpo es pequeña y la fuerza de resistencia del aire tiene menor módulo que su peso, como se ve en la imagen.
- La fuerza neta es hacia abajo, y el movimiento del cuerpo será acelerado, su velocidad está aumentando.
- La aceleración del cuerpo es menor que la aceleración gravitatoria.
Luego de un rato...
Como el valor de la velocidad del cuerpo aumenta, también aumenta el valor de la fuerza de resistencia del aire. Esto sucede hasta que en determinado instante el módulo de esta fuerza es igual al módulo del peso. Allí la fuerza neta será nula y la velocidad del cuerpo permanecerá constante.
La Fuerza neta es nula,
velocidad constante
En resumen... en una caída real:
La velocidad del cuerpo inicialmente aumenta, con una aceleración menor a la gravitatoria, hasta alcanzar un valor que se llama velocidad límite o velocidad terminal; a partir de este momento la velocidad no aumentará más y el cuerpo continuará su caída en movimiento uniforme con la velocidad terminal.
Muchos cuerpos que caen a través de la atmósfera terrestre experimentan la caída real:
Otros cuerpos tardan un poco más
Algunos cuerpos alcanzan rápidamente la velocidad terminal
Una persona en caída libre alcanzará una velocidad terminal (aunque no se abra su paracaídas), pero tardará más en hacerlo. El tiempo que tardará en llegar a la velocidad terminal va a depender de su peso, del área de su sección recta horizontal y de otros factores.
- Hoja de papel.
- Pluma de ave.
- Pequeño trozo de algodón.
- Gota de lluvia.
- Paracaídas.
Actividad con un simulador
Ingresa a la consigna haciendo clic sobre la imagen y realiza las actividades que se proponen utilizando el simulador. Escribe un informe de la actividad en un archivo y entrégalo.
¡SUERTE!
cuestionario
Contesta las siguientes preguntas para autoevaluarte
EMPEZAR
PREGUNTA 1 de 5
Se considera que un cuerpo está en caída libre si
no se puede despreciar la fuerza de resistencia del aire, si la fuerza neta es el peso y si su aceleración es la gravitatoria.
se puede despreciar la fuerza de resistencia del aire, si la fuerza neta es el peso y si su aceleración es la gravitatoria.
alcanza su velocidad límite.
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 2 de 5
Si dejamos caer una pelota desde un balcón y ella tarda 2,0 s en llegar al suelo. Considera despreciable la resistencia del aire y toma el valor de g como 9,8 m/(s.s). La altura del edificio es
20 m
40 m
10 m
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 3 de 5
Si dejamos caer simultáneamente dos hojas de papel idénticas, desde la misma altura, una de ellas abierta y la otra en forma de bola
La fuerza neta que actúa sobre en ambas es cero
Llegan juntas al suelo.
La fuerza peso que actúa sobre ambas es igual
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 4 de 5
Desde un helicóptero se deja caer verticalmente una caja. Tarda 10 s en alcanzar su velocidad terminal. Si consideramos el movimiento en este intervalo de 5,0 s:
La fuerza de resistencia del aire es mayor que el peso de la caja.
La aceleración de la caja es igual a la gravitatoria.
La fuerza de resistencia del aire va aumentando.
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 5 de 5
Después que la caja anterior alcanza su velocidad terminal...
La fuerza resultante sobre la caja es vertical hacia arriba
La caja describe un movimiento rectilíneo uniforme
La fuerza de resistencia del aire es mayor que la fuerza peso
¡CORRECTO!
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Bibliografía
- Alvarenga, B. y Máximo, A. (1997). Física General, con experimentos sencillos. 4ta Edición. México DF, México: Oxford University Press.
- Hecht, E. (2000). Física, álgebra y trigonometría. Tomo 1. México DF, México: International Thompson Editores. Serway, R. (1997). Física Tomo I. Bogotá, Colombia: Mc Graw Hill.
- Serway, R. (1997). Física Tomo I. Bogotá, Colombia: Mc Graw Hill.
créditos
ImágenesPumbaa80 (25/11/2006). Soccer ball. [Imagen]. Recuperada de https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soccer_ball.svg Licencia: CC BY-SA 3.0Eiku (20/01/2009). Ilustration-to fall (tomber).gif. [gif animado]. Recuperado de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illustration_-_to_fall_(tomber).gif Licencia: CC BY-SA 3.0Sin autor (18/02/2017). Foto de persona en caída libre. [Imagen]. Recuperada de https://pxhere.com/es/photo/747008 Licencia: Dominio Público CC0 Cantabile, L. (21/04/2018). Vendedor. [Imagen]. Recuperada de https://pixabay.com/es/illustrations/vendedor-persona-de-las-ventas-3337462/ Licencia de Pixabay https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illustration_-_to_fall_(tomber).gif
créditos
SimuladorHurtado, S. (2014). Movimiento vertical. Recuperado de http://labovirtual.blogspot.com/search/label/Movimiento%20en%20la%20vertical Licencia CC BY NC NDVideosHomosapiens (13 de marzo 2019). ¿Qué cae primero al suelo, una pluma o una bola de bolos? [Archivo de Video]. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=xzkgJUBS2tM Licencia Estándar de YouTube.GPB Education (4 de febrero de 2019). What Is Free Fall? Physics in Motion. [Archivo de Video]. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=XlFhOygrDoM Licencia Estándar de YouTube.
Fin de la caída libre... por ahora...
¡muchas gracias!
Caída Libre
silvia.pedreira
Created on June 3, 2020
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Movimiento de
Caída vertical de cuerpos
Pedreira, S. (junio 2020)
Índice
Objetivos
Caída libre
Aristóteles y Galileo
Caída real
¿Cuál caerá primero?
Cuestionario
¿Qué es la caída libre?
Créditos
OBJETIVOS
Estudiar el movimiento de caída de cuerpos en ausencia y con resistencia con el aire.
Analizar el movimiento desde el punto de vista dinámico y cinemático.
Trabajar con un simulador y escribir un informe.
Responder un cuestionario de autoevaluación.
¿caen al mismo tiempo?
Si dejamos caer dos cuerpos de diferente masa, de forma parecida, desde la misma altura...
Aristóteles vs Galileo
video: ¿cuál caerá primero?
La leyenda del experimento de la torre
Cuentan que Galileo subió a la Torre de Pisa y dejó caer varias esferas de diferente masa, las que llegaron en el mismo instante al suelo, contrariamente a lo que planteaba Aristóteles. Galileo no tenía cómo medir un tiempo tan pequeño. Para poder aumentar los tiempos de caída utilizó planos inclinados, de los que dejaba caer las esferas.
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Caída libre
Caída libre
Características
Se trata de un Movimiento rectilíneo uniformemente variado. La aceleración del movimiento es constante y su módulo cerca de la superficie terrestre es g = 9,8 m/(s.s).
Ecuaciones del movimiento
Sistema de referencia: se toma y positivo hacia arriba, la aceleración graviatoria tiene sentido hacia abajo, por eso en las ecuaciones tiene signo negativo.
Ecuaciones del movimiento
Análisis gráfico de un movimiento de caída libre
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Estudiaremos el movimiento que describe una pelota que es lanzada verticalmente hacia arriba desde cierta altura, retornando después de cierto tiempo a la misma altura.
Gráficos del movimiento
velocidad vs. tiempo
y vs. tiempo
Gráficos del movimiento
Fuerza neta vs. tiempo
aceleración vs. tiempo
Caída real
Persona en caída...
Comienzo de la caída
Una persona que cae por la acción de su peso y recibe la acción de la fuerza de resistencia del aire. Al principio de la caída:
Luego de un rato...
Como el valor de la velocidad del cuerpo aumenta, también aumenta el valor de la fuerza de resistencia del aire. Esto sucede hasta que en determinado instante el módulo de esta fuerza es igual al módulo del peso. Allí la fuerza neta será nula y la velocidad del cuerpo permanecerá constante.
La Fuerza neta es nula,
velocidad constante
En resumen... en una caída real:
La velocidad del cuerpo inicialmente aumenta, con una aceleración menor a la gravitatoria, hasta alcanzar un valor que se llama velocidad límite o velocidad terminal; a partir de este momento la velocidad no aumentará más y el cuerpo continuará su caída en movimiento uniforme con la velocidad terminal.
Muchos cuerpos que caen a través de la atmósfera terrestre experimentan la caída real:
Otros cuerpos tardan un poco más
Algunos cuerpos alcanzan rápidamente la velocidad terminal
Una persona en caída libre alcanzará una velocidad terminal (aunque no se abra su paracaídas), pero tardará más en hacerlo. El tiempo que tardará en llegar a la velocidad terminal va a depender de su peso, del área de su sección recta horizontal y de otros factores.
Actividad con un simulador
Ingresa a la consigna haciendo clic sobre la imagen y realiza las actividades que se proponen utilizando el simulador. Escribe un informe de la actividad en un archivo y entrégalo.
¡SUERTE!
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EMPEZAR
PREGUNTA 1 de 5
Se considera que un cuerpo está en caída libre si
no se puede despreciar la fuerza de resistencia del aire, si la fuerza neta es el peso y si su aceleración es la gravitatoria.
se puede despreciar la fuerza de resistencia del aire, si la fuerza neta es el peso y si su aceleración es la gravitatoria.
alcanza su velocidad límite.
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 2 de 5
Si dejamos caer una pelota desde un balcón y ella tarda 2,0 s en llegar al suelo. Considera despreciable la resistencia del aire y toma el valor de g como 9,8 m/(s.s). La altura del edificio es
20 m
40 m
10 m
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 3 de 5
Si dejamos caer simultáneamente dos hojas de papel idénticas, desde la misma altura, una de ellas abierta y la otra en forma de bola
La fuerza neta que actúa sobre en ambas es cero
Llegan juntas al suelo.
La fuerza peso que actúa sobre ambas es igual
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 4 de 5
Desde un helicóptero se deja caer verticalmente una caja. Tarda 10 s en alcanzar su velocidad terminal. Si consideramos el movimiento en este intervalo de 5,0 s:
La fuerza de resistencia del aire es mayor que el peso de la caja.
La aceleración de la caja es igual a la gravitatoria.
La fuerza de resistencia del aire va aumentando.
¡CORRECTO!
SIGUIENTE PREGUNTA
PREGUNTA 5 de 5
Después que la caja anterior alcanza su velocidad terminal...
La fuerza resultante sobre la caja es vertical hacia arriba
La caja describe un movimiento rectilíneo uniforme
La fuerza de resistencia del aire es mayor que la fuerza peso
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Bibliografía
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ImágenesPumbaa80 (25/11/2006). Soccer ball. [Imagen]. Recuperada de https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:Soccer_ball.svg Licencia: CC BY-SA 3.0Eiku (20/01/2009). Ilustration-to fall (tomber).gif. [gif animado]. Recuperado de https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illustration_-_to_fall_(tomber).gif Licencia: CC BY-SA 3.0Sin autor (18/02/2017). Foto de persona en caída libre. [Imagen]. Recuperada de https://pxhere.com/es/photo/747008 Licencia: Dominio Público CC0 Cantabile, L. (21/04/2018). Vendedor. [Imagen]. Recuperada de https://pixabay.com/es/illustrations/vendedor-persona-de-las-ventas-3337462/ Licencia de Pixabay https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illustration_-_to_fall_(tomber).gif
créditos
SimuladorHurtado, S. (2014). Movimiento vertical. Recuperado de http://labovirtual.blogspot.com/search/label/Movimiento%20en%20la%20vertical Licencia CC BY NC NDVideosHomosapiens (13 de marzo 2019). ¿Qué cae primero al suelo, una pluma o una bola de bolos? [Archivo de Video]. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=xzkgJUBS2tM Licencia Estándar de YouTube.GPB Education (4 de febrero de 2019). What Is Free Fall? Physics in Motion. [Archivo de Video]. Recuperado de: https://www.youtube.com/watch?v=XlFhOygrDoM Licencia Estándar de YouTube.
Fin de la caída libre... por ahora...
¡muchas gracias!