4 - UN MRUA ESPECIAL: CAÍDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL
4 - UN MRUA ESPECIAL: CAÍDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL
a) CAÍDA LIBRE - ecuación de la posición y de la velocidad (MRUA con a=g=9,8m/s2)
Cuando dejamos caer algo (o lo lanzamos hacia abajo con cierta velocidad inicial), el movimiento de caída (suponiendo que no hay aire alrededor del objeto sino que cae en el vacío), está sometido sólo a la acción de la fuerza gravitatoria terrestre y esta fuerza le comunica una aceleración constante, g, igual a 9,8 m/s2. Partiendo de la ecuación vectorial de un MRUA, teniendo en cuenta el sentido de cada vector que aparece en la ecuación vectorial, podemos deducir la ecuación de arriba. Ésta indica cómo varía la distancia recorrida en el transcurso del tiempo.
El vector velocidad de la partícula que cae, siempre va dirigido hacia abajo, al igual que la aceleración a la que está sometido.
Dado que, en la ecuación vectorial de la velocidad de un MRUA para caída libre, todos los vectores tienen el mismo sentido, la ecuación vectorial se transforma en la ecuación escalar indicada en el dibujo de arriba.
b) LANZAMIENTO VERTICAL- ecuación de la posición y de la velocidad (MRUA con a=g=9,8 m/s2)
Cuando lanzamos uno objeto hacia arriba y consideramos que no hay aire, está sometido sólo a la fuerza gravitatoria terrestre que da lugar a una aceleración que lleva el mismo sentido que la fuerza: hacia abajo.
Si partimos del vector de posición de la partícula para un MRUA y tenemos en cuenta el sentido de todos los vectores podemos deducir la ecuación escalar a partir de la vectorial.
La distancia que recorre la partícula desde que la soltamos hasta t segundos después viene dada por la expresión resaltada de la izquierda.
Cuando lanzamos hacia arriba un objeto con cierta velocidad inicial, durante todo su ascenso, la velocidad del objeto tiene sentido hacia arriba. Por el contrario, la aceleración a la que está sometido (debido a la fuerza gravitatoria terrestre), lleva sentido hacia abajo. Esto implica que, al pasar de la ecuación vectorial de la velocidad a la ecuación escalar, aparece un signo negativo delante de g.
RESUMEN DE LAS ECUACIONES DE CAÍDA LIBRE Y LANZAMIENTO VERTICAL
Ejercicios de caída libre o lanzamiento vertical (MRUA con a=g
1 - A mi vecina se le cayó una maceta de 5 kg cuando estaba asomada a la ventana. Si ésta se encuentra a 10 m del suelo. Calcula:
a) el tiempo que tarda en tocar el suelo. Solución: 1,43 s
b) la velocidad que lleva el objeto en el momento del impacto. Solución: 14 m/s
2 - Lanzamos una pelota al aire en dirección vertical desde una altura de 120 cm medidos desde el suelo. Si la pelota alcanza los 8 m (desde el suelo), calcula:
a) la velocidad con la que fue lanzada. Solución: 11,54 m/s
b) el tiempo que tardó en alcanzar los 8 m. Solución: 1, 18 s
3 - María lanza hacia arriba una pelota. Ésta llega hasta una altura de 7,4 m desde el punto de lanzamiento. Determina:
a) velocidad con la que fue lanzada. Sol: 12 m/s
b) tiempo que tarda en alcanzar esa altura máxima. Sol: 1,22 s
c) tiempo que tarda en alcanzar el punto de lanzamiento desde que fue lanzada. Sol: 1,22s + 1,22 s = 2,44 s
4 - Desde un punto del acueducto de Segovia se lanza, verticalmente hacia arriba, con una velocidad de 10 m/s, una pelota que tarda 3,6 s en llegar al suelo. Determina.
a) Tiempo que tarde en alcanzar la máxima altura. Sol: 1,02s.
b) Altura máxima medida desde el punto de lanzamiento. Sol: 5.10 m
c) tiempo que tarda en volver al punto de lanzamiento. Sol: 2,04 s.
d) tiempo que tarda en recorrer la distancia comprendida entre el punto de lanzamiento y el suelo. Sol: 1,56 s.
e) altura a la que estaba el punto de lanzamiento. Sol: 27,5 m.
f) velocidad con la que toca el suelo. Sol: 25 m/s
g) altura máxima que alcanza la pelota medida desde el suelo. Sol: 33 m
h) la velocidad de la pelota a los 2,2 s. Sol. :11,6 m/s
5 - Se lanza verticalmente hacia arriba un cuerpo con velocidad inicial de 15 m/s. Determina:
a) altura máxima que alcanza (medida desde el punto de lanzamiento). Sol: 11,47 m.
b) tiempo que tarda en alcanzar esa altura. Sol: 1,53 s
c) velocidad con la que llega al punto de lanzamiento de nuevo. Sol: 15m/s (como va hacia abajo, en notación vectorial sería: -15j m/s)
d) tiempo que tarda en subir y bajar. Sol: 1,53 s + 1,53 s = 3,06 s