Si en un tubo sin aire se dejan caer a la vez una pluma y una bola de acero, llegan juntas al fondo. Sin resistencia del aire los objetos caen igual sea cual sea su peso, y caer así, solo bajo la gravedad, se llama caída libre.
Un objeto en caída libre gana unos 9,8 m/s de velocidad cada segundo. Esa aceleración constante es la aceleración de la gravedad, g; la velocidad es v = gt y la distancia recorrida, h = ½gt².
Al aumentar el tiempo en el primer esquema, las marcas que deja la bola cada 0,5 s se separan cada vez más; en la segunda gráfica la velocidad crece en línea recta desde el origen.
La pendiente de esa recta es g, y el área del triángulo que queda debajo es la distancia recorrida.
¿Qué es la caída libre?
🍎 Una pluma y una bola de acero
①Sin resistencia del aire, una pluma ligera y una bola de acero pesada caen a la vez
②Los objetos caen porque la Tierra tira de ellos: es la fuerza de la gravedad
③Caer solo por la gravedad, sin resistencia del aire, se llama caída libre
④En el aire real, los objetos ligeros y extendidos como las plumas notan mucha resistencia y caen despacio
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Una bola soltada desde el reposo en caída libre, con su posición cada 0,5 s y su velocidad
1.5s
Cada vez más rápido, al mismo ritmo
📈 Movimiento uniformemente acelerado
①Un objeto en caída libre gana unos 9,8 m/s de velocidad cada segundo
②Tras 1 s: 9,8 m/s; tras 2 s: 19,6 m/s; tras 3 s: 29,4 m/s
③Un movimiento con aceleración constante así se llama uniformemente acelerado
④La distancia recorrida en cada segundo es cada vez mayor: 4,9 m en el primero y 14,7 m en el siguiente
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Gráfica velocidad-tiempo de la caída libre; la pendiente es la aceleración de la gravedad y el área, la distancia recorrida
La aceleración de la gravedad, g
🌍 g ≈ 9,8 m/s²
①Cerca de la superficie terrestre todos los objetos caen con la misma aceleración
②Esa aceleración se llama g y vale unos 9,8 m/s²
③En una gráfica velocidad-tiempo, la pendiente de la recta es la aceleración, g
④El área del triángulo bajo la recta es la distancia recorrida
Aceleración de la gravedad
g ≈ 9,8 m/s²
La aceleración de la gravedad cerca de la superficie terrestre; en la Luna es de unos 1,6 m/s²
Resumen
Velocidad en caída libre
v = gt
Velocidad = aceleración de la gravedad × tiempo
Distancia en caída libre
h = 12gt²
Distancia recorrida = ½ × aceleración de la gravedad × tiempo²
Velocidad y distancia
v² = 2gh
Permite hallar la velocidad a partir de la altura de caída, sin conocer el tiempo
🎯 Lo que suele preguntarse en el examen
①Caída libre: movimiento solo bajo la gravedad, sin contar la resistencia del aire
②La aceleración g ≈ 9,8 m/s² es constante
③v = gt: la velocidad es proporcional al tiempo
④h = ½gt²: la distancia es proporcional al cuadrado del tiempo
⑤La gráfica velocidad-tiempo es una recta que pasa por el origen con pendiente g
Ejemplos y evaluación
Ejemplo 1
Una bola se suelta desde el reposo y cae libremente. Tomando g = 9,8 m/s², ¿cuál es su velocidad a los 3 segundos? (Sin resistencia del aire.)
1
En caída libre la velocidad es v = g × t.
2
v = 9,8 m/s² × 3 s = 29,4 m/s.
▸ 29,4 m/s
En esos mismos 3 segundos cae ½ × 9,8 × 3² = 44,1 m, más o menos la altura de un edificio de 15 plantas.
Ejemplo 2
¿Cuánto cae la misma bola en 2 segundos tras soltarla desde el reposo? (g = 9,8 m/s², sin resistencia del aire)
1
La distancia recorrida en caída libre es h = ½ × g × t².
2
h = ½ × 9,8 × 2² = ½ × 9,8 × 4 = 19,6 m.
▸ 19,6 m
Al duplicar el tiempo, la distancia se multiplica por cuatro: 4,9 m en 1 s y 19,6 m en 2 s.
Evaluación de unidad
¿Cuál afirmación sobre la caída libre es correcta?
①Un objeto pesado siempre cae antes que uno ligero (ignorando la resistencia del aire)
②La gráfica velocidad-tiempo de la caída libre es una recta que pasa por el origen
③La caída libre es un movimiento uniforme a velocidad constante
④La aceleración de la gravedad g aumenta con la masa del objeto
⑤La distancia de caída es directamente proporcional al tiempo
▸ ② La gráfica velocidad-tiempo de la caída libre es una recta que pasa por el origen
1
Ignorando la resistencia del aire, los objetos caen a la vez sin importar el peso (① falso), y la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado con velocidad creciente (③ falso).
2
La aceleración g es constante sin importar la masa (④ falso) y la distancia de caída es proporcional al cuadrado del tiempo (⑤ falso); la gráfica v-t es una recta que pasa por el origen con pendiente g (② correcto).