Se sabe que el planeta Tierra atrae cualquier cuerpo hacia su núcleo mediante el llamado campo gravitacional. Esto significa que cuanto mayor es la distancia entre el cuerpo y la superficie de nuestro planeta, mayor será el impacto sobre él y más pronunciado.
Un cuerpo que cae verticalmente hacia abajo todavía está sujeto a la fuerza antes mencionada, por lo que el cuerpo seguramente caerá hacia abajo. Restos pregunta abierta¿Cuál será su velocidad al caer? Por un lado, el objeto está influenciado por la resistencia del aire, que es bastante fuerte; por otro lado, el cuerpo se siente más atraído por la Tierra cuanto más lejos está de ella. El primero obviamente será un obstáculo y reducirá la velocidad, el segundo dará aceleración y aumentará la velocidad. Surge entonces otra pregunta: ¿es posible la caída libre en condiciones terrestres? Estrictamente hablando, los cuerpos sólo son posibles en el vacío, donde no hay interferencias en forma de resistencia al flujo de aire. Sin embargo, dentro física moderna La caída libre de un cuerpo se considera un movimiento vertical que no encuentra interferencias (en este caso se puede despreciar la resistencia del aire).
La cuestión es que crear condiciones en las que un objeto que cae no se vea afectado por otras fuerzas, en particular el mismo aire, sólo es posible de forma artificial. Experimentalmente Se ha comprobado que la velocidad de caída libre de un cuerpo en el vacío es siempre igual al mismo número, independientemente del peso del cuerpo. Este movimiento se llama uniformemente acelerado. Fue descrito por primera vez por el famoso físico y astrónomo Galileo Galilei hace más de 4 siglos. La relevancia de tales conclusiones no ha perdido fuerza hasta el día de hoy.
Como ya se mencionó, la caída libre de un cuerpo en el marco de la vida cotidiana es un nombre convencional y no del todo correcto. De hecho, la velocidad de caída libre de cualquier cuerpo es desigual. El cuerpo se mueve con aceleración, por lo que dicho movimiento se describe como caso especial movimiento uniformemente acelerado. En otras palabras, cada segundo cambiará la velocidad del cuerpo. Teniendo en cuenta esta cláusula, podemos encontrar la velocidad de caída libre del cuerpo. Si no le damos aceleración a un objeto (es decir, no lo arrojamos, sino que simplemente lo bajamos desde una altura), entonces su velocidad inicial será igual a cero: Vo = 0. Con cada segundo, la velocidad aumentará en proporción a la aceleración: gt.
Es importante comentar aquí la entrada de la variable g. Esta es la aceleración de la caída libre. Anteriormente ya hemos notado la presencia de aceleración cuando un cuerpo cae en condiciones normales, es decir. en presencia de aire y bajo la influencia de la gravedad. Cualquier cuerpo cae a la Tierra con una aceleración igual a 9,8 m/s2, independientemente de su masa.
Ahora, con esta advertencia en mente, derivamos una fórmula que ayudará a calcular la velocidad de caída libre de un cuerpo:
Es decir, a la velocidad inicial (si se la impartimos al cuerpo lanzando, empujando u otras manipulaciones) le sumamos el producto del número de segundos que tardó el cuerpo en llegar a la superficie. Si la velocidad inicial es cero, entonces la fórmula toma la forma:
Es decir, simplemente el producto de la aceleración de la gravedad y el tiempo.
De igual forma, conociendo la velocidad de caída libre de un objeto, se puede deducir el tiempo de su movimiento o velocidad inicial.
También conviene distinguir la fórmula para calcular la velocidad, ya que en este caso actuarán fuerzas que ralentizarán gradualmente la velocidad de movimiento del objeto lanzado.
En el caso que hemos considerado, el cuerpo sólo se ve afectado por la fuerza de la gravedad y la resistencia de los flujos de aire, lo que, en general, no afecta el cambio de velocidad.
En mecánica clásica, el estado de un objeto que se mueve libremente en un campo gravitacional se llama caida libre. Si un objeto cae a la atmósfera, se ve afectado por fuerza extra La resistencia y su movimiento dependen no sólo de la aceleración gravitacional, sino también de su masa, sección transversal y otros factores. Sin embargo, un cuerpo que cae en el vacío está sujeto a una sola fuerza: la gravedad.
Ejemplos de caída libre son las naves espaciales y los satélites en órbita terrestre baja, porque la única fuerza que actúa sobre ellos es la gravedad. Los planetas que orbitan alrededor del Sol también están en caída libre. Los objetos que caen al suelo a baja velocidad también se pueden considerar en caída libre, ya que en este caso la resistencia del aire es insignificante y puede despreciarse. Si la única fuerza que actúa sobre los objetos es la gravedad y no hay resistencia del aire, la aceleración es la misma para todos los objetos y es igual a la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra 9,8 metros por segundo por segundo (m/s²) o 32,2 pies por segundo por segundo (pies/s²). En la superficie de otros cuerpos astronómicos, la aceleración de la gravedad será diferente.
Los paracaidistas, por supuesto, dicen que antes de que se abra el paracaídas están en caída libre, pero en realidad un paracaidista nunca puede estar en caída libre, incluso si el paracaídas aún no se ha abierto. Sí, un paracaidista en "caída libre" se ve afectado por la fuerza de la gravedad, pero también se ve afectado por la fuerza opuesta: la resistencia del aire, y la fuerza de la resistencia del aire es sólo un poco menor que la fuerza de la gravedad.
Si no hubiera resistencia del aire, la velocidad de un cuerpo en caída libre aumentaría 9,8 m/s cada segundo.
La velocidad y la distancia de un cuerpo en caída libre se calculan de la siguiente manera:
v₀ - velocidad inicial (m/s).
v- velocidad vertical final (m/s).
h₀ - altura inicial (m).
h- altura de caída (m).
t- tiempo(s) de caída.
gramo- aceleración de caída libre (9,81 m/s2 en la superficie de la Tierra).
Si v₀=0 y h₀=0, tenemos:
si se conoce el tiempo de caída libre:
si se conoce la distancia de caída libre:
si se conoce la velocidad final de caída libre:
Estas fórmulas se utilizan en esta calculadora de caída libre.
En caída libre, cuando no hay fuerza para sostener el cuerpo, ingravidez. La ingravidez es la ausencia de fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo desde el suelo, una silla, una mesa y otros objetos circundantes. En otras palabras, apoyar las fuerzas de reacción. Normalmente, estas fuerzas actúan en una dirección perpendicular a la superficie de contacto con el soporte y, con mayor frecuencia, verticalmente hacia arriba. La ingravidez se puede comparar con nadar en el agua, pero de tal forma que la piel no siente el agua. Todo el mundo conoce esa sensación de propio peso al bajar a tierra después de un largo baño en el mar. Por este motivo, en el entrenamiento de cosmonautas y astronautas se utilizan piscinas de agua para simular la ingravidez.
El campo gravitacional por sí solo no puede crear presión sobre su cuerpo. Así que si estás en caída libre objeto grande(por ejemplo, en un avión), que también se encuentra en este estado, su cuerpo no se ve afectado por ningún Fuerzas externas La interacción del cuerpo con el soporte y surge una sensación de ingravidez, casi la misma que en el agua.
Aviones para entrenamiento en condiciones de gravedad cero diseñado para crear ingravidez a corto plazo con el fin de entrenar cosmonautas y astronautas, así como para realizar diversos experimentos. Estos aviones se han utilizado y se utilizan actualmente en varios países. Durante breves periodos de tiempo, que duran unos 25 segundos por minuto de vuelo, el avión se encuentra en un estado de ingravidez, lo que significa que no hay reacción en tierra para los ocupantes.
Se utilizaron varios aviones para simular la ingravidez: en la URSS y Rusia, desde 1961 se utilizaron para este propósito los aviones de producción modificados Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK e Il-76MDK. En Estados Unidos, los astronautas se han entrenado desde 1959 en AJ-2, C-131, KC-135 y Boeing 727-200 modificados. En Europa el Centro Nacional investigación del espacio(CNES, Francia) utiliza un avión Airbus A310 para entrenamiento en gravedad cero. La modificación consiste en modificar los sistemas de combustible, hidráulico y algunos otros para asegurar su funcionamiento normal en condiciones de ingravidez a corto plazo, así como fortalecer las alas para que la aeronave pueda soportar mayores aceleraciones (hasta 2G).
A pesar de que a veces al describir las condiciones de caída libre durante vuelo espacial en órbita alrededor de la Tierra hablan de la ausencia de gravedad, por supuesto que la gravedad está presente en cualquier astronave. Lo que falta es el peso, es decir, la fuerza de reacción del apoyo sobre los objetos ubicados en astronave, que se mueven en el espacio con la misma aceleración debida a la gravedad, que es sólo un poco menor que en la Tierra. Por ejemplo, en una órbita terrestre baja a una altitud de 350 km, en la que el Instituto Internacional estación Espacial(ISS) vuela alrededor de la Tierra, la aceleración gravitacional es de 8,8 m/s², sólo un 10% menos que en la superficie de la Tierra.
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Para describir la aceleración real de un objeto (generalmente un avión) en relación con la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra, generalmente se usa un término especial: sobrecarga. Si estás acostado, sentado o de pie en el suelo, tu cuerpo está sujeto a 1 g de fuerza (es decir, no hay ninguna). Si estás en un avión despegando, experimentarás alrededor de 1,5 G. Si el mismo avión realiza un giro coordinado de radio cerrado, los pasajeros pueden experimentar hasta 2 g, lo que significa que su peso se ha duplicado.
Las personas están acostumbradas a vivir en condiciones sin sobrecarga (1 g), por lo que cualquier sobrecarga afecta en gran medida cuerpo humano. Al igual que en los aviones de laboratorio de gravedad cero, en los que todos los sistemas de manejo de fluidos deben modificarse para funcionar adecuadamente en condiciones de gravedad cero e incluso de gravedad negativa, los humanos también necesitan asistencia y "modificaciones" similares para sobrevivir en tales condiciones. Una persona no entrenada puede perder el conocimiento con una sobrecarga de 3 a 5 g (dependiendo de la dirección de la sobrecarga), ya que dicha sobrecarga es suficiente para privar al cerebro de oxígeno, porque el corazón no puede suministrarle suficiente sangre. En este sentido, los pilotos militares y los astronautas se entrenan en centrifugadoras en condiciones de alta sobrecarga para evitar la pérdida del conocimiento durante los mismos. Para evitar pérdidas breves de visión y conciencia, que en condiciones de trabajo pueden ser fatales, los pilotos, cosmonautas y astronautas usan trajes compensadores de altitud, que limitan el flujo de sangre desde el cerebro durante la sobrecarga asegurando una presión uniforme en todo el cuerpo. superficie del cuerpo humano.
¿Qué es la caída libre? Se trata de la caída de cuerpos a la Tierra en ausencia de resistencia del aire. En otras palabras, caer al vacío. Por supuesto, la ausencia de resistencia del aire es un vacío que no se puede encontrar en la Tierra en condiciones normales. Por tanto, no tendremos en cuenta la fuerza de resistencia del aire, considerándola tan pequeña que puede despreciarse.
Aceleración de la gravedad
Al realizar sus famosos experimentos en la Torre Inclinada de Pisa, Galileo Galilei descubrió que todos los cuerpos, independientemente de su masa, caen a la Tierra de la misma forma. Es decir, para todos los cuerpos la aceleración de la gravedad es la misma. Según la leyenda, el científico arrojó bolas de diferentes masas desde la torre.
Aceleración de la gravedad
La aceleración de la gravedad es la aceleración con la que todos los cuerpos caen a la Tierra.
La aceleración de la gravedad es de aproximadamente 9,81 m s 2 y se denota con la letra g. A veces, cuando la precisión no es fundamentalmente importante, la aceleración de la gravedad se redondea a 10 m s 2.
La Tierra no es una esfera perfecta y en varios puntos superficie de la Tierra, dependiendo de las coordenadas y la altitud sobre el nivel del mar, el valor de g varía. Así, la mayor aceleración de la gravedad se produce en los polos (≈ 9,83 m s 2) y la más pequeña en el ecuador (≈ 9,78 m s 2).
cuerpo en caída libre
Veamos un ejemplo sencillo de caída libre. Supongamos que un cuerpo caiga desde una altura h con velocidad inicial cero. Digamos que levantamos el piano a una altura h y lo soltamos con calma.
La caída libre es un movimiento rectilíneo con aceleración constante. Dirijamos el eje de coordenadas desde el punto de posición inicial del cuerpo hacia la Tierra. Usando fórmulas cinemáticas para un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, podemos escribir:
h = v 0 + gramo t 2 2 .
Como la velocidad inicial es cero, reescribimos:
De aquí encontramos la expresión para el tiempo de caída de un cuerpo desde una altura h:
Teniendo en cuenta que v = g t, encontramos la velocidad del cuerpo en el momento de caer, es decir, la velocidad máxima:
v = 2 h gramo · gramo = 2 h gramo .
De manera similar, podemos considerar el movimiento de un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba con una cierta velocidad inicial. Por ejemplo, lanzamos una pelota hacia arriba.
Deje que el eje de coordenadas se dirija verticalmente hacia arriba desde el punto de lanzamiento del cuerpo. Esta vez el cuerpo se mueve igualmente lento, perdiendo velocidad. En el punto más alto la velocidad del cuerpo es cero. Usando fórmulas cinemáticas, podemos escribir:
Sustituyendo v = 0, encontramos el tiempo que tarda el cuerpo en alcanzar su altura máxima:
El momento de caída coincide con el momento de ascenso y el cuerpo regresará a la Tierra después de t = 2 v 0 g.
Altura máxima de elevación de un cuerpo lanzado verticalmente:
Echemos un vistazo a la imagen de abajo. Muestra gráficas de velocidades corporales para tres casos de movimiento con aceleración a = - g. Consideremos cada uno de ellos, habiendo especificado previamente que en este ejemplo todos los números están redondeados y se supone que la aceleración de caída libre es de 10 m s 2.
La primera gráfica es un cuerpo que cae desde cierta altura sin velocidad inicial. Tiempo de caída tp = 1 s. De las fórmulas y del gráfico es fácil ver que la altura desde la que cayó el cuerpo es h = 5 m.
La segunda gráfica es el movimiento de un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba con una velocidad inicial v 0 = 10 m s. Altura máxima de elevación h = 5 m Tiempo de subida y tiempo de bajada t p = 1 s.
El tercer gráfico es una continuación del primero. El cuerpo que cae rebota en la superficie y su velocidad cambia bruscamente de signo al contrario. Se puede considerar un mayor movimiento del cuerpo según el segundo gráfico.
El problema de la caída libre de un cuerpo está estrechamente relacionado con el problema del movimiento de un cuerpo lanzado en un cierto ángulo con respecto al horizonte. Por tanto, el movimiento a lo largo de una trayectoria parabólica se puede representar como la suma de dos movimientos independientes con respecto a los ejes vertical y horizontal.
A lo largo del eje O Y el cuerpo se mueve uniformemente con aceleración g, la velocidad inicial de este movimiento es v 0 y. El movimiento a lo largo del eje O X es uniforme y rectilíneo, con una rapidez inicial v 0 x.
Condiciones de movimiento a lo largo del eje O X:
x0 = 0; v 0 x = v 0 porque α ; a x = 0 .
Condiciones de movimiento a lo largo del eje O Y:
y 0 = 0 ; v 0 y = v 0 sen α ; a y = - g .
Demos fórmulas para el movimiento de un cuerpo lanzado formando un ángulo con la horizontal.
Tiempo de vuelo del cuerpo:
t = 2 v 0 pecado α gramo .
Rango de vuelo del cuerpo:
L = v 0 2 pecado 2 α gramo .
El rango de vuelo máximo se logra en un ángulo α = 45°.
L m a x = v 0 2 g .
Altura máxima de elevación:
h = v 0 2 pecado 2 α 2 g .
Tenga en cuenta que en condiciones reales, el movimiento de un cuerpo lanzado en ángulo con respecto al horizonte puede tener lugar a lo largo de una trayectoria diferente a la parabólica debido a la resistencia del aire y del viento. El estudio del movimiento de cuerpos lanzados al espacio es una ciencia especial: la balística.
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La caída libre es el movimiento de cuerpos sólo bajo la influencia de la gravedad de la Tierra (bajo la influencia de la gravedad)
En las condiciones de la Tierra, la caída de los cuerpos se considera condicionalmente libre, porque Cuando un cuerpo cae en el aire, siempre hay una fuerza de resistencia del aire.
Una caída libre ideal sólo es posible en el vacío, donde no hay resistencia del aire y, independientemente de la masa, la densidad y la forma, todos los cuerpos caen con la misma rapidez, es decir, en cualquier momento los cuerpos tienen las mismas velocidades y aceleraciones instantáneas.
Puedes observar la caída libre ideal de los cuerpos en un tubo de Newton si bombeas el aire con una bomba.
Al razonar más y al resolver problemas, descuidamos la fuerza de fricción con el aire y consideramos que la caída de los cuerpos en condiciones terrestres es idealmente libre.
ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD
Durante la caída libre, todos los cuerpos cercanos a la superficie de la Tierra, independientemente de su masa, adquieren la misma aceleración, llamada aceleración de la gravedad.
El símbolo de la aceleración gravitacional es g.
La aceleración de la gravedad en la Tierra es aproximadamente igual a:
g = 9,81m/s2.
La aceleración de la gravedad siempre está dirigida hacia el centro de la Tierra.
Cerca de la superficie de la Tierra, la magnitud de la fuerza de gravedad se considera constante, por lo tanto, la caída libre de un cuerpo es el movimiento de un cuerpo bajo la influencia de una fuerza constante. Por tanto, la caída libre es un movimiento uniformemente acelerado.
El vector de gravedad y la aceleración de caída libre que crea siempre están dirigidos de la misma manera.
Todas las fórmulas para el movimiento uniformemente acelerado son aplicables a cuerpos en caída libre.
La magnitud de la velocidad durante la caída libre de un cuerpo en cualquier momento:
movimiento corporal:
En este caso, en lugar de acelerar A, la aceleración de la gravedad se introduce en las fórmulas para el movimiento uniformemente acelerado gramo=9,8m/s2.
En condiciones de caída ideal, los cuerpos que caen desde la misma altura llegan a la superficie de la Tierra, teniendo la misma velocidad y tardando el mismo tiempo en caer.
En una caída libre ideal, el cuerpo regresa a la Tierra con una velocidad igual a la magnitud de la velocidad inicial.
El tiempo que el cuerpo cae es igual al tiempo que se mueve hacia arriba desde el momento del lanzamiento hasta detenerse por completo en el punto más alto del vuelo.
Sólo en los polos de la Tierra los cuerpos caen estrictamente verticalmente. En todos los demás puntos del planeta, la trayectoria de un cuerpo en caída libre se desvía hacia el este debido a la fuerza de Cariolis que surge en los sistemas en rotación (es decir, la influencia de la rotación de la Tierra alrededor de su eje se ve afectada).
SABES
¿CUÁL ES LA CAÍDA DE LOS CUERPOS EN CONDICIONES REALES?
Si disparas un arma verticalmente hacia arriba, teniendo en cuenta la fuerza de fricción con el aire, una bala que caiga libremente desde cualquier altura adquirirá una velocidad de no más de 40 m/s en el suelo.
En condiciones reales, debido a la presencia de fuerza de fricción contra el aire, la energía mecánica del cuerpo se convierte parcialmente en energía térmica. Como resultado, la altura máxima de elevación del cuerpo resulta ser menor de lo que podría ser cuando se mueve en un espacio sin aire, y en cualquier punto de la trayectoria durante el descenso, la velocidad resulta ser menor que la velocidad de ascenso.
En presencia de fricción, los cuerpos que caen tienen una aceleración igual a g solo en el momento inicial del movimiento. A medida que aumenta la velocidad, la aceleración disminuye y el movimiento del cuerpo tiende a ser uniforme.
HAZLO TU MISMO
¿Cómo se comportan los cuerpos que caen en condiciones reales?
Tome un disco pequeño de plástico, cartón grueso o madera contrachapada. Corta un disco del mismo diámetro de papel normal. Levántelos, sosteniéndolos con diferentes manos, a la misma altura y suéltelos al mismo tiempo. Un disco pesado caerá más rápido que uno ligero. Al caer, cada disco se ve afectado simultáneamente por dos fuerzas: la fuerza de gravedad y la fuerza de resistencia del aire. Al comienzo de la caída, la fuerza de gravedad resultante y la fuerza de resistencia del aire serán mayores para un cuerpo con una masa mayor y la aceleración de un cuerpo más pesado será mayor. A medida que aumenta la velocidad del cuerpo, la fuerza de resistencia del aire aumenta y gradualmente se vuelve igual en magnitud a la fuerza de gravedad; los cuerpos que caen comienzan a moverse de manera uniforme, pero a diferentes velocidades (un cuerpo más pesado tiene una velocidad mayor).
Similar al movimiento de un disco que cae, se puede considerar el movimiento de un paracaidista que cae al saltar de un avión desde una gran altura.
Coloque un disco de papel liviano sobre un disco de plástico o madera contrachapada más pesado, levántelos a una altura y suéltelos al mismo tiempo. En este caso caerán al mismo tiempo. Aquí, la resistencia del aire actúa sólo sobre el pesado disco inferior y la gravedad imparte aceleraciones iguales a los cuerpos, independientemente de sus masas.
CASI UNA BROMA
El físico parisino Lenormand, que vivió en el siglo XVIII, tomó paraguas comunes para la lluvia, aseguró los extremos de los radios y saltó desde el techo de la casa. Luego, animado por su éxito, fabricó un paraguas especial con asiento de mimbre y bajó corriendo de la torre de Montpellier. Abajo estaba rodeado de espectadores entusiastas. ¿Cómo se llama tu paraguas? ¡Paracaídas! - respondió Lenormand (la traducción literal de esta palabra del francés es “contra la caída”).
INTERESANTE
Si perforas la Tierra y arrojas una piedra allí, ¿qué pasará con la piedra?
La piedra caerá, tomando velocidad máxima en el medio del camino, luego volará más lejos por inercia y llegará al lado opuesto de la Tierra, y su velocidad final será igual a la inicial. La aceleración de la caída libre dentro de la Tierra es proporcional a la distancia al centro de la Tierra. La piedra se moverá como un peso sobre un resorte, según la ley de Hooke. Si la velocidad inicial de la piedra es cero, entonces el período de oscilación de la piedra en el eje es igual al período de revolución del satélite cerca de la superficie de la Tierra, independientemente de cómo se excave el eje recto: a través del centro. de la Tierra o a lo largo de cualquier cuerda.
La caída libre de un cuerpo es su movimiento uniforme, que se produce bajo la influencia de la gravedad. En este momento, otras fuerzas que pueden actuar sobre el cuerpo están ausentes o son tan pequeñas que su influencia no se tiene en cuenta. Por ejemplo, cuando un paracaidista salta desde un avión, cae libre durante los primeros segundos después del salto. Este corto período de tiempo se caracteriza por una sensación de ingravidez, similar a la que experimentan los astronautas a bordo de una nave espacial.
Historia del descubrimiento del fenómeno.
Los científicos aprendieron sobre la caída libre de un cuerpo en la Edad Media: Alberto de Sajonia y Nicolás Ores estudiaron este fenómeno, pero algunas de sus conclusiones eran erróneas. Por ejemplo, argumentaron que la velocidad de un objeto pesado que cae aumenta en proporción directa a la distancia recorrida. En 1545, este error fue corregido por el científico español D. Soto, quien estableció que la velocidad de un cuerpo que cae aumenta en proporción al tiempo que pasa desde el inicio de la caída de este objeto.
En 1590, el físico italiano Galileo Galilei formuló una ley que establece una clara dependencia de la distancia recorrida por un objeto que cae con el tiempo. Los científicos también han demostrado que, en ausencia de resistencia del aire, todos los objetos de la Tierra caen con la misma aceleración, aunque antes de su descubrimiento se aceptaba generalmente que los objetos pesados caen más rápido.
Se descubrió una nueva cantidad: aceleración de la gravedad, que consta de dos componentes: aceleración gravitacional y centrífuga. La aceleración de la gravedad se denota con la letra g y tiene un valor diferente para diferentes puntos. globo: de 9,78 m/s 2 (indicador del ecuador) a 9,83 m/s 2 (valor de aceleración en los polos). La precisión de los indicadores se ve afectada por la longitud, latitud, hora del día y algunos otros factores.
Se considera que el valor estándar de g es 9,80665 m/s 2 . En cálculos físicos que no requieren alta precisión, el valor de aceleración se toma como 9,81 m/s 2 . Para facilitar los cálculos, se permite tomar el valor de g igual a 10 m/s 2 .
Para demostrar cómo cae un objeto según el descubrimiento de Galileo, los científicos organizaron el siguiente experimento: se colocan objetos con diferentes masas en un tubo de vidrio largo y se bombea aire fuera del tubo. Después de esto se da la vuelta al tubo., todos los objetos caen simultáneamente al fondo del tubo bajo la influencia de la gravedad, independientemente de su masa.
Cuando los mismos objetos se colocan en cualquier entorno, simultáneamente con la fuerza de la gravedad, actúa sobre ellos una fuerza de resistencia, por lo que los objetos, dependiendo de su masa, forma y densidad, caerán en diferentes momentos.
Fórmulas para cálculos.
Existen fórmulas que se pueden utilizar para calcular varios indicadores asociados con la caída libre. Ellos usan lo siguiente leyenda:
- u es la velocidad final con la que se mueve el cuerpo en estudio, m/s;
- h es la altura desde la que se mueve el cuerpo en estudio, m;
- t es el tiempo de movimiento del cuerpo en estudio, s;
- g - aceleración (valor constante igual a 9,8 m/s 2).
La fórmula para determinar la distancia recorrida por un objeto que cae con una velocidad final conocida y un tiempo de caída: h = ut /2.
Fórmula para calcular la distancia recorrida por un objeto que cae utilizando un valor constante g y tiempo: h = gt 2 /2.
La fórmula para determinar la velocidad de un objeto que cae al final de la caída con un tiempo de caída conocido: u = gt.
La fórmula para calcular la velocidad de un objeto al final de su caída, si se conoce la altura desde la que cae el objeto en estudio: u = √2 gh.
Sin profundizar en el conocimiento científico, la definición cotidiana de libre movimiento implica el movimiento de un cuerpo en atmósfera terrestre, cuando no se ve afectado por factores extraños distintos de la resistencia del aire circundante y la gravedad.
EN tiempos diferentes Los voluntarios compiten entre sí, tratando de establecer su mejor marca personal. En 1962, un paracaidista de pruebas de la URSS, Evgeniy Andreev, estableció un récord que fue incluido en el Libro Guinness de los Récords: al saltar con paracaídas en caída libre, cubrió una distancia de 24.500 m, sin utilizar el paracaídas de frenado durante el saltar.
En 1960, el estadounidense D. Kittinger saltó en paracaídas desde una altura de 31 mil m, pero utilizando un sistema de frenado en paracaídas.
En 2005 se registró una velocidad récord en caída libre: 553 km/h, y siete años más tarde se estableció un nuevo récord: esta velocidad se incrementó a 1342 km/h. Este récord pertenece al paracaidista austriaco Felix Baumgartner, conocido en todo el mundo por sus peligrosas acrobacias.
Video
Mire un video interesante y educativo que le informará sobre la velocidad de caída de los cuerpos.
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