O caída libre e lanzamento vertical constitúen os dous movementos verticais libres, caracterizados deste xeito por ter a particularidade de realizar unha única traxectoria de arriba cara abaixo (no caso de caída libre) e de abaixo cara arriba (no caso de lanzamento vertical). Chámanse libres debido a que non teñen ningunha forza de rozamento, é dicir, porque se consideran dun xeito abstracto que se levan a cabo no baleiro. A sinxeleza destes dous movementos, debido á ausencia de forzas de resistencia, convérteos nun dos primeiros en unirse á aprendizaxe de ciencias físicas, habitual nas escolas secundarias. Nos exercicios asociados a estes dous movementos, o peso ou a masa non están implicados e o feito de que non se considere a fricción significa que a forma do móbil que sube ou baixa non ten importancia.
O núcleo do caída libre e lanzamento verticalé que pertencen á categoría física do movemento rectilíneo, uniformemente variada. Isto significa que, como se dixo, perseguen un único camiño, que non a seguen cunha soa velocidade pero cunha soa aceleración: chámase a esta aceleración gravidade, unha magnitude que na terra é de aproximadamente 9,8 metros por segundo, por cada segundo.
( *) Indicado matemáticamente, é 9,8 M / S2, e explícase na medida en que partindo dunha posición inicial, en cada segundo a velocidade será 9,8 metros por segundo (unha medida de velocidade) maior.
Mentres que o propiedades físicas de ambos os movementos son similares, difiren nalgunhas características. Entón o principais diferenzas entre caída libre e lanzamento vertical:
- En caída libre, permítese ao corpo caer libremente do repouso sen ser lanzado en ningunha dirección, polo que se considera unha velocidade inicial igual a 0.
- No plano vertical, por outra banda, o movemento lévase a cabo de abaixo cara arriba cunha velocidade inicial, onde na subida o movemento atrasase e a aceleración baixa e a velocidade ascende. A velocidade do móbil detense ata alcanzar 0 no punto máis alto da viaxe, momento no que comeza un movemento de caída libre.
A seguinte lista incluirá algúns exemplos de caída libre e outros exemplos de disparo vertical, exercicios coa súa correspondente solución que facilitan a súa comprensión.
- Cae unha bóla dun edificio, que tarda 8 segundos en chegar ao chan. Que velocidade bate o balón contra o chan? Resolución: Avanza cunha aceleración de 9,81 M / S2 durante 8 segundos, é dicir, bate a unha velocidade de 78 M / S.
- No exercicio anterior, cal é a altura do edificio? Resolución: A altura do edificio calcúlase como a metade da aceleración, veces o cadrado do tempo: neste caso, será (½ * 9,81 M / S2) * (8S)2. A altura do edificio é de 313,92 metros.
- Un obxecto cae en caída libre e alcanza unha velocidade de 150 M / S. Canto tardou en caer? Resolución: Leva uns 15 segundos.
- Cal é a velocidade final dun obxecto de caída libre que parte do repouso e cae durante 10 segundos? Resolución: 98,1 M / S.
- Noutro planeta, lánzase un móbil e tarda 20 segundos en chegar ao chan, onde chega cunha velocidade de 4 M / S. Cal é a aceleración da gravidade nese planeta? Resolución: A aceleración alí é de 0,2 M / S2.
- Lánzase un proxectil verticalmente cara arriba cunha velocidade inicial de 25 M / S. Canto tarda en chegar ao seu punto de máxima velocidade? Resolución: Parte dos 25 M / S e perde 9,81 cada segundo. Polo tanto, tardará 2,54 segundos en chegar ao chan.
- No exercicio anterior, cal é a altura correspondente á velocidade máxima? Resolución: A altura calcúlase como a metade da velocidade inicial, multiplicada polo tempo. Aquí 12,5 M / S * 2,54 S = 31,85 metros.
- Lánzase unha bola cara arriba cunha velocidade inicial de 22 M / S. Cal é a súa velocidade aos 2 segundos? Resolución: 2,38 M / S.
- Con que velocidade inicial hai que disparar unha frecha verticalmente cara arriba para acadar unha altura de 110 metros en 5,4 segundos? Resolución: A medida que se perde a velocidade, comezamos polo final e engádese o produto do tempo e a gravidade: 110 M / S + 5,4 S * 9,81 M / S2 = 162,97 M / S.
- Canto tempo tarda en deterse por completo un móbil lanzado cara arriba cunha velocidade inicial de 200 M / S? Resolución: Leva 20,39 segundos.
