CAIDA+LIBRE,+TIRO+VERTICAL+Y+TIRO+HORIZONTAL.pdf

Caida libr een fisica

1. CAIDA LIBRE, TIRO VERTICAL
Y TIRO HORIZONTAL
FISICA I
OCTUBRE2022

2. ¿Qué es LA CAÍDA LIBRE?
Uncuerpofísicouobjetotieneunacaídalibresídesciende
sobrelasuperficiedelaTierraynosufreninguna
resistenciaoriginadaporelaireocualquierotrasustancia.
En1590,elcientíficoitalianoGalileoGalileifueel
primeroendemostrarquetodoslosobjetos,yasean
grandesopequeños,enausenciadefricción,caena
laTierraconlamismaaceleración.Portanto,si
dejamoscaerdesdeciertaalturaunapiedragrandey
unapequeña,lasdospiedrascaeránalsueloalmismo
tiempo.Podemosafirmarquelaaceleración
gravitacionalproducesobreloscuerposconcaídalibre
unmovimientouniformementeacelerado,motivopor
elcuallamagnituddesuvelocidadaumentaenforma
constante,mientaslaaceleraciónpermanecefija.

3. ¿Qué es LA CAÍDA LIBRE?
Pararesolverproblemasdecaídalibreseutilizanlasmismasecuacionesdelmovimientorectilíneouniformemente
acelerado,resumidasenladeduccióndelasecuacionesutilizadasenelMRUA,peroseacostumbraacambiarla
letraadeaceleraciónporgquerepresentalaaceleracióndelagravedad,ylaletraddedistanciaporhque
representalaaltura

4. ¿Qué es EL TIRO VERTICAL?
Sepresentacuandounobjetoselanzaverticalmentehaciaarriba,ysuvelocidadvadisminuyendohastaanularseal
alcanzarsualturamáxima.Inmediatamenteiniciasuregresoparallegaralmismopuntodondefuelanzadoy
adquierelamismavelocidadconlacualpartió.Eltiempoempleadoensubireselmismoutilizadoenbajar.En
conclusión,eltiroverticalexperimentalamismaaceleraciónquelacaídalibredelosobjetosy,portanto,emplealas
mismasecuaciones.

5. ¿Qué es EL TIRO VERTICAL?
Enconclusión,eltiroverticalexperimentalamismaaceleraciónquelacaídalibredelosobjetosy,portanto,emplea
lasmismasecuaciones.

6. CAÍDA LIBRE Y TIRO VERTICAL
Enlacaídalibre,todoslos
objetoscomprendenun
solomovimiento,elcual
eshaciaabajobajola
accióndelagravedad.
Eneltirovertical,losobjetos
sufrendosmovimientos:
subidaybajada.
Encaídalibre,lagravedadse
comporta con normalidad
(positiva),yaqueloscuerposestán
siendoempujadoshaciaelsueloa
unaaceleraciónde9.8Τ
??????
�
2.
Cuandounobjetoeslanzado
haciaarriba,lagravedadse
comportadeformanegativa
(−9.8Τ
??????
�
2),yaquesecomporta
maneradefricción,esdecir,trata
dedetenerelmovimientovertical
delcuerpo,cuandolologra,el
objetoadoptalacaídalibre.

7. CAÍDA LIBRE Y TIRO VERTICAL
Comolosobjetossedejancaer
alvacío,noexistevelocidad
inicial(vi=0)
Comoelobjetoeslanzado,yasea
haciaarribaohaciaabajo,adquiere
unavelocidadinicialdiferentede0.
Fórmulas de caída libre
ℎ=
??????�
2
(�)
??????�=�(�)
ℎ=
�(�
2
)
2
??????�=2(ℎ)(�)
�=
2(ℎ)
�
Fórmulas de tiro vertical
Vf= 0
??????�=??????
0+�(�)
ℎ
??????á??????=−
??????
0
2
2(�)
�
????????????�??????��=−
??????
0
�
�
????????????��=−
2(??????
0)
�
d=??????
0�+
�(�
2
)
2

8. ¿Qué es ELTIROHORIZONTAL?
Secaracterizaporlatrayectoriaocaminocurvoquesigueunobjetoalserlanzadohorizontalmentealvacío,
resultadodelosmovimientosindependientes;unmovimientohorizontalconvelocidadconstante,yotrovertical,el
cualseiniciaconunavelocidadceroyvaaumentandoenlamismaproporcióndeotrocuerpoquesedejarácaerde
mismopuntoenelmismoinstante.
Laformadelacurvadescritaesabierta,simétricarespectoaunejeyconunsolofoco,esdecir,unaparábola.

9. EJERCICIOS

10. OBJETOS EN CAÍDA LIBRE
Ejemplo:
Desdelapuntadeunedificiode75m.sedejacaerunladrillo.Calcula:
a)Eltiempoquetardaencaer.
b)Lavelocidadfinalquealcanzó.
c)Laaceleraciónquelogró.
Datos:
ℎ=75??????
�=9.8ൗ
??????
�
2
SOLUCIÓN
a) Tiempo
�= ൗ
2(ℎ)
�
�= ൗ
2(75)
9.8
�=15.306
�=??????.????????????�
b) Velocidad final
??????�=�(�)
??????�=9.8(3.91)
??????�=38.31Τ
??????
�
c) Aceleración
a=
??????�
�
??????=
38.31
3.91
??????=9.8ൗ
??????
�
2
Aceleración = Gravedad

11. CÁLCULO DEL TIRO VERTICAL
Selanzaverticalmentehaciaarribaunapelotaconunavelocidadde20m/s.
Calcular:
a)Ladistanciaquerecorrealos2segundos.
b)Lamagnituddelavelocidadquellevaráalos2segundos.
c)Laalturamáximaalcanzada.
d)Eltiempoquetardaráenelaire.
Datos:
??????
0=20Τ
??????
�
�=−9.8Τ
??????
�
2(El objeto es lanzado hacia arriba)
�=2�
a)Ladistanciaquerecorrealos2
segundos.
Fórmula
??????=??????
0�+
�(�
2
)
2
??????=202+
−9.8(2
2
)
2
??????=40−19.6
??????=20.4??????
b) La velocidad a los 2 segundos
Fórmula
??????�=??????
0+�(�)
??????�=20+(−9.8)(2)
??????�=20−19.6
??????�=0.4Τ
??????
�

12. c) La altura máxima alcanzada
Fórmula
ℎ
??????á??????=−
??????
0
2
2(�)
ℎ
??????á??????=−
(20
2
)
2(−9.8)
ℎ
??????á??????=−
400
−19.6
ℎ
??????á??????=20.4??????
d) El tiempo que tarda en el aire
Fórmula
�
????????????��=−
2(??????
0)
�
�
????????????��=−
2(20)
−9.8
�
????????????��=−
40
−9.8
�
????????????��=4.08�

13. Un balón de fútbol se deja caer desde una ventana y tarda en llegar al suelo 5 s.
Calcular:
a) ¿Desde qué altura cayó?
Fórmula:h= v
it + g t
2
/2
b) ¿Con qué magnitud de velocidad choca contra el suelo?
Fórmula:v
f= v
i+ g t
Datos
t=5s
Vi= 0
g= 9.8
a)h= v
it + g t
2
/2
ℎ=0�∗5�+
9.8
??????
�
2
∗5�
2
2
a)h= 122.5 m
b)Vf=49 m
b) v
f= v
i+ g t
??????
�=0�+9.8
??????
�
2
∗5�

14. Se lanza una piedra horizontalmente a una velocidad de 25 m/s desde una altura de 60 m.
Calcular:
a) El tiempo que tarda en llegar al suelo
b) La magnitud de la velocidad vertical (v
y) que lleva a los 2 s
c) La distancia horizontal (d
H) a la que cae la piedra, a partir del punto desde donde fue arrojada.
Datos Fórmula Sustitución Resultado
v
H=25m/s
h=-60m
g=-9.8m/s
2
a)t
(caer)=√2h/g
b)v
y=(g)(t)
c)d
H=(v
H)(t
(caer))
a)t
(caer)=√2(-60m)/-9.8m/s
2
b)v
y=(-9.8m/s
2
)(2s)
c)d
H=(25m/s)(3.5s)
a)t
(caer)=3.5s
b)v
y=-19.6m/s
c)d
H=87.5m

15. Durante una epidemia en un poblado lejano, un avión que vuela a 2500 m de altura con una
velocidad de 236.11 m/s suelta una caja de vacunas cuando se encuentra a 6000 m del
objetivo.
Calcular:
a) ¿Cuánto tarda la caja en llegar al suelo?
b) ¿A qué distancia del objetivo caen las vacunas?
c) ¿Dónde está el avión cuando la caja toca el suelo?
DATOS
v
H=236.11m/s
h=-2500m
Distanciaalaquese
encuentraelpoblado=
6000m
g=-9.8m/s
2
a)t
(caer)=√2h/g
b)Distanciadelobjetivo=d-d
H
c)d
H=(v
H)(t
(caer))
a)t
(caer)=√2(-2500m)/-9.8m/s
2
=22.57s
c)d
H=(236.11m/s)(22.57s)=5329m
b)distanciadelobjetivo:6000m–5329m=
671m
a)t
(caer)=22.57s
b)distanciadelobjetivo=671m
c) 5329 m al igual que la caja, ya que su
velocidad horizontal es la misma.

16. Una pelota esta rodando con velocidad constante sobre una mesa de 2 m de
altura, después de su caída se encuentra a 0.2 m de la base de la mesa. Calcular:
a) ¿Cuánto tiempo tarda en caer?
b) ¿Con qué velocidad choca contra el piso?
c) ¿Cuál es la velocidad horizontal con la que rodaba la pelota, antes de caerse de
la mesa?
DATOS
v
H=?m/s
t
(caer)=?s
v
y=?m/s
h=-2m
d
H=0.2m
g=-9.8m/s
2
a)t
(caer)=√2(h)/g
b)v
y=(g)(t)
c)v
H=(d
H)(t
(caer))
a)t
(caer)=√2(-2m)/-9.8m/s
2
b)v
y=(-9.8m/s
2
)(0.63s)
c)v
H=0.2m*0.63s
a) t
(caer)= 0.63 s
b) v
y= -6.26 m/s
c) v
H=0.312 m/s