MARCO TEÓRICO
En este trabajo de investigación se indagará y se definirán los conceptos físicos más importantes, algunos principios básicos que se evidencian en la caída libre, una breve historia de la investigación de la caída libre y algunas medidas con las que actúa un cuerpo en caída libre.
Cabe destacar que algunos conceptos solo serán definidos de forma muy
general según lo que se considere importante para tener en cuenta en la
realización del experimento.
CAÍDA LIBRE
La caída libre es el movimiento de un cuerpo que actúa bajo la fuerza de un campo gravitatorio influenciada por medio de la resistencia aerodinámica del aire. Todo cuerpo que se encuentre en la superficie de la tierra, reacciona a una fuerza de atracción y se le imprime una aceleración.
La caída libre se rige bajo las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado o movimiento rectilíneo uniformemente variado donde la aceleración coincide con el valor de la gravedad. En la superficie de la tierra, la aceleración de la gravedad es constante y la velocidad es de 9.8 m/s^2 hacia abajo.
Las ecuaciones del movimiento de caída libre cuando la velocidad es diferente a cero son:
LEYES FUNDAMENTALES DE LA CAÍDA LIBRE
- Todo cuerpo que cae libremente tiene una trayectoria vertical
- La caída de los cuerpos es un movimiento uniformemente acelerado
- Todos los cuerpos caen con la misma aceleración.
BREVE HISTORIA DE LA CAÍDA LIBRE
El filosofo griego Aristóteles (248-322 a. C) afirmó en sus escritos que los cuerpos caen a una velocidad proporcionalmente a su peso. Aristóteles decía que todos los cuerpos estaban compuestos por 4 elementos; fuego, agua, aire y tierra, pero este no estaba en lo correcto.
Galileo Galilei (1564-1642) fue quien diseñó maravillosos métodos para cronometrar el tiempo en que caía varios objetos de diferente peso. Este se dio cuenta de que todos los objetos de diferente tamaño y peso caían al mismo tiempo sin tener en cuenta la resistencia del aire. Por lo tanto, Galileo Galilei concluyó diciendo que todos los objetos en caída libre presentan una aceleración constante.
LA VELOCIDAD
La velocidad es una relación entre el espacio y distancia que recorre un objeto en una cantidad de tiempo determinado. Parafraseando, es una magnitud física de carácter vectorial que relaciona el cambio de posición de algún objeto con el
tiempo. Para poder calcular la velocidad a la que un objeto se desplaza deben
considerarse dos elementos primordiales: por una parte, en qué dirección se
realiza dicho desplazamiento, y por otra parte cual es la rapidez de dicho
desplazamiento. La ecuación de la velocidad es:
La unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I) es el metro por segundo o m/s. Cuando decimos que la velocidad de un cuerpo es de 40 metros por
segundo, estamos afirmando que ese cuerpo tiene la velocidad de desplazarse 40 metros en un tiempo de 1 segundo.
LA ACELERACIÓN
Es una magnitud derivada vectorial que nos indica la variación de velocidad por
unidad de tiempo. La aceleración es el nombre que le damos a cualquier proceso
en donde la velocidad cambia. Como la velocidad es una rapidez y una dirección,
solo hay dos maneras para que se acelere: cambiar la rapidez o cambiar la
dirección (o cambiar ambas).
Si la aceleración apunta en la misma dirección que la velocidad, el objeto aumentará su rapidez, y si la aceleración apunta en la dirección opuesta de la velocidad, el objeto disminuirá su rapidez.
Regularmente, muchas personas creen que acelerar es arrancar cuando el objeto está quieto aumentando la velocidad, pero como fue presentado, es cualquier cambio de la variación de la velocidad, sea que disminuya o aumente, o solo que cambie de dirección. Su formula es la siguiente:
La gravedad es un fenómeno natural por el cual los cuerpos que poseen masa se atraen entre si de manera recíproca. Esta atracción es la que ejerce el planeta Tierra sobre todos los objetos en él, y hace que las cosas caigan. La ley de gravitación universal planteada por Isaac Newton en 1987 explica que gracias a la gravedad todos los planetas siguen en órbita respecto al sol.
La fuerza de gravedad se mide con respecto a la aceleración de un objeto sin tener en cuenta otras fuerzas. Esta aceleración en la superficie terrestre se ha calculado de 9.8 m/s^2. La gravedad también puede medirse en Newtons cuando se representa su magnitud.
Si hay mayor masa por parte de un objeto, mayor fuerza de atracción; por otra parte, si hay mayor cercanía entre los objetos, mayor es la fuerza de atracción. A continuación, las formulas de la gravedad:
EL TIEMPO
El tiempo es una magnitud física que permite secuenciar los hechos y su sistema de medida es el segundo. El tiempo permite crear una secuencia de momentos en pasado, presente y futuro. Una línea de tiempo es una manera de representar gráficamente datos cronológicos en forma sencilla y clara.
En nuestra vida cotidiana, utilizamos el reloj y el calendario como forma para medir el tiempo. Cuando estos instrumentos no existían, la gente se confiaba de los sucesos naturales como las apariciones del sol y su movimiento en el transcurso del día.
El tiempo se utiliza para medir muchas cosas como la edad de las personas y los animales en años. Ejemplo: Mi papá tiene 40 años y yo 16 años. También, en el fútbol, los tiempos están separados en dos partes donde cada tiempo es de 45 minutos formando así, un tiempo total de 90 minutos. La formula del tiempo es:
