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MOVIMIENTO DE CAÍDA LIBRE Y GRÁFICAS - Contenido educativo
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En este vídeo se estudia el movimiento de caída libre y sus gráficas correspondientes
Este es nuestro cuarto vídeo de cinemática dedicado al movimiento vertical y lo vamos
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a llamar caída libre. Este movimiento es un caso particular del movimiento rectilíneo
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uniformemente acelerado. Es aquel con el que se mueven los cuerpos verticalmente hacia
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arriba o hacia abajo. Y esto lo debemos tener en cuenta siempre que se encuentren en las
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proximidades de la superficie terrestre, porque la particularidad de este movimiento es que
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la aceleración es constante y su valor es menos 9,8. ¿Por qué su valor es negativo?
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Si recordamos decíamos que la aceleración era un vector. La aceleración de la gravedad
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tira de nosotros hacia abajo. Luego, como va en el sentido negativo del eje Y, de ahí
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su signo menos. ¿Qué ecuaciones, por ser un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado,
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tiene las mismas ecuaciones que hemos visto en este movimiento? Y son, en cuanto a la
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posición de esta ecuación, si veis lo que hemos hecho ha sido cambiar la x por la y.
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Espacio final es igual a espacio inicial más velocidad inicial por tiempo más un medio
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de at cuadrado. Y la de velocidad, c es velocidad final, es igual a velocidad inicial más aceleración
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por tiempo. Estas son las ecuaciones. Lo que tenéis que hacer vosotros es, en estas ecuaciones,
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cambiar donde pone aceleración debéis poner menos g directamente. Y ya aquí sabéis que
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tenéis el menos de este menos 9,8. Y lo mismo para la otra ecuación. En vez de poner
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menos un medio de at cuadrado o más un medio, ponéis menos un medio de g por t al cuadrado.
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¿Qué debemos tener en cuenta? Pues puede ser un lanzamiento vertical hacia abajo,
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un lanzamiento vertical hacia arriba o una caída libre. ¿Qué quiere decir cada uno
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de ellos? Cuando yo lanzo verticalmente hacia abajo, lo que hago es lanzar con una velocidad
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inicial. Y esta velocidad inicial en el lanzamiento vertical hacia abajo es una velocidad negativa
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porque va el sentido de la flecha hacia abajo. Y la velocidad final también es negativa.
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Como siempre, el valor de g es negativo. ¿Qué ocurre cuando es un lanzamiento vertical hacia
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arriba? Estamos abajo, este es mi cero, luego ahora la velocidad inicial va a ser en el punto
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de donde partimos. En el punto inicial lanzamos hacia arriba, luego ahora el signo de la velocidad
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inicial va a ser positivo y el de la velocidad final también, puesto que las dos van hacia arriba. Y g
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siempre vertical hacia abajo, luego negativa. Caída libre es otro tipo de movimiento. ¿Y por qué
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se llama así caída libre? Pues porque dejamos caer. Importante, siempre que me digan que dejo
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caer un cuerpo, quiere decir que su velocidad inicial es cero y su velocidad final va a ser,
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puesto que va hacia abajo, positiva. Esto es un resumen de dentro de lo que hemos llamado caída
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libre, lanzamiento vertical hacia abajo y hacia arriba. Si seguimos viendo en este ejercicio
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resuelto, me dice desde el ático de un edificio que se encuentra a 30 metros de altura cae una
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maceta hasta el suelo. Calcula el tiempo que tarda en llegar al suelo. Muy importante, lo primero que
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tengo que hacer es decir cuál es mi sistema de referencia, mi cero. En este caso, y siempre tomad
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como sistema de referencia el suelo, porque la altura al quedar hacia arriba va a ser positiva.
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Luego, si este es mi sistema de referencia, la I sub cero, es decir, el espacio inicial, va a ser de
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donde partimos siempre, de donde lanzamos, dejamos caer. En este caso, dejamos caer desde un edificio
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que está a 30 metros de altura, luego mi I cero va a ser 30. Como dejamos caer, la velocidad inicial va a
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ser cero también. Y aquí utilizaremos la fórmula que os he dicho antes, menos un medio de gt al
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cuadrado. Luego, como de esta expresión conocemos todo, podemos determinar cuánto vale el tiempo.
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Despejamos de aquí el tiempo y me queda que su valor es 2,5 segundos. ¿Qué más me pide? La velocidad con
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que impacta en el mismo, la velocidad con que llega al suelo. Cuidado aquí porque pensáis que como casi
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llega al suelo, su velocidad es cero. No, está llegando. Entonces, es su velocidad final. Utilizamos la
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ecuación que me relaciona velocidad con tiempo que ya hemos calculado. ¿Cuánto vale la velocidad final?
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Es lo que me piden. La inicial hemos dicho que es cero, menos g, que es 9,8, por el tiempo que tarda en llegar
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desde la altura 30 hasta cero, que son 2,5 segundos. Si lo sustituís, me queda un valor de menos 24,5.
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¿Por qué negativo? Porque va hacia abajo. Y decíamos que el criterio de signos es hacia abajo negativo,
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hacia arriba positivo. Luego, obligatoriamente, me tiene que salir negativo. Y la representación gráfica,
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velocidad y posición frente a tiempo, pues va a quedar de esta manera. Lo que hacemos es dar valores a el tiempo,
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para distintos tiempos, sacamos el valor de i. Puesto que es un movimiento uniformemente acelerado con
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aceleración negativa, decíamos que es una parábola abierta hacia abajo. ¿Cuánto vale el espacio inicial
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de donde parte el E30? Y a partir de ahí tendrá valores que vamos considerando. ¿Cómo queda la gráfica
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velocidad-tiempo? Decíamos que en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es una recta.
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Como la velocidad inicial es cero, por eso partimos de cero y vamos dando valores hasta obtener nuestra gráfica.
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Y lo vamos a ver. Esta es una página que se llama EducaPlus y podéis encontrar distintas gráficas de movimientos
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y nos va calculando. El movimiento es como un laboratorio virtual. Nos va calculando, en este caso,
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tenemos una caída libre, es decir, dejamos caer, soltamos y yo he considerado una altura de, por ejemplo,
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de 99 metros. Está aquí, luego esta es mi altura inicial, 99. Mi altura final será la que llegue, g-9,8.
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Entonces, si damos a soltar, si veis, a medida que pasa el tiempo va bajando y se me van formando las tres gráficas
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correspondientes que vamos a analizar. Gráfica, espacio, tiempo. Pues espacio final es igual al espacio inicial,
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que es 100, más velocidad inicial, que es cero por tiempo, menos un medio de gt cuadrado. Voy dando valores y me queda
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esta parábola abierta hacia abajo porque g es negativa. Siempre que sea caída libre, la gráfica va a ser abierta hacia abajo.
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¿Cómo me queda la velocidad? Gráfica, velocidad, tiempo. Como mi velocidad inicial es cero, velocidad final es igual a menos g por t.
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Voy dando valores de tiempo y me va dando distintas velocidades. ¿Y cómo me queda la gráfica aceleración-tiempo?
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Es un valor próximo a menos 10, que es menos 9,8, y siempre para cualquier valor de tiempo me queda el mismo valor de aceleración,
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porque la aceleración es constante. Aquí tendríamos que poner g en vez de el valor de a. Si lo hacemos con otra posición,
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desde una altura mayor, y hacemos lo mismo, pues si veis, aquí hemos partido de esta altura inicial que decíamos, 225,
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y el espacio que va recorriendo es este, y esta es la velocidad que cada vez va siendo mayor, pero con signo negativo, siempre porque es hacia abajo.
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Y si veis, la aceleración no ha cambiado en ningún momento. Luego aquí tenéis la explicación de la parte de caída libre con su representación gráfica correspondiente.
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- Subido por:
- M.inmaculada R.
- Licencia:
- Dominio público
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- Fecha:
- 3 de abril de 2022 - 19:25
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES LAS CANTERAS
- Duración:
- 09′ 32″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1364x768 píxeles
- Tamaño:
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