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Física (secundario)
Caída libre y tiro vertical sin errores de signo
La caída libre y el tiro vertical son MRUV con una aceleración conocida: la de la gravedad. Lo que complica es el signo. Si elegís hacia arriba como positivo, la gravedad va con signo negativo, y si mezclás criterios en medio del ejercicio, los resultados no cierran. También cuesta entender qué pasa en la altura máxima. Es un tema que se pregunta mucho, así que vale la pena tenerlo claro.
El tema
Para arrancar
En clase elegimos un sistema de referencia y lo sostenemos de principio a fin. Practicamos calcular altura máxima, tiempo de subida, tiempo total de vuelo y velocidad al llegar al piso, y vemos por qué en el punto más alto la velocidad es cero pero la aceleración no. Usamos g = 9,8 m/s² o 10 m/s², según lo que pida tu profe.
Conceptos clave
Lo que tenés que entender
Aceleración de la gravedad
Cerca de la superficie terrestre vale aproximadamente 9,8 m/s², hacia abajo. Muchos profes usan 10 m/s² para simplificar.
Caída libre
Es un objeto que se suelta desde el reposo. La velocidad inicial es cero y la aceleración es g.
Tiro vertical hacia arriba
El objeto sube frenando, se detiene un instante en la altura máxima y vuelve a bajar.
Altura máxima
En ese punto la velocidad es cero. Con v² = v₀² - 2 · g · h se despeja h = v₀² / (2g).
Simetría
Sin rozamiento con el aire, el tiempo de subida es igual al de bajada y vuelve al punto de partida con la misma rapidez.
Paso a paso
Un ejercicio como los de la prueba
Resuelto como lo hacemos en clase: primero la idea, después la cuenta.
Ejercicio resuelto
Se lanza una pelota hacia arriba con una velocidad de 19,6 m/s. Usando g = 9,8 m/s², calculá el tiempo de subida, la altura máxima y el tiempo total hasta que vuelve a la mano.
- Tomo hacia arriba como positivo, así que a = -9,8 m/s².
- Tiempo de subida: en la altura máxima v = 0, entonces 0 = 19,6 - 9,8 · t, y t = 2 s.
- Altura máxima: h = v₀² / (2g) = 19,6² / (2 · 9,8) = 384,16 / 19,6 = 19,6 m.
- Control con la otra ecuación: h = 19,6 · 2 - ½ · 9,8 · 2² = 39,2 - 19,6 = 19,6 m.
- Tiempo total: por simetría, 2 s de subida más 2 s de bajada = 4 s.
Resultado Sube durante 2 s, alcanza 19,6 m de altura y vuelve a la mano a los 4 s.
Ojo con esto
Los errores típicos
- Cambiar el signo de g a mitad del ejercicio.
- Pensar que en la altura máxima la aceleración es cero.
- Usar el tiempo de subida como tiempo total.
- Olvidar que en caída libre la velocidad inicial es cero.
- No aclarar si se usa 9,8 o 10 m/s².
En clase
Cómo lo trabajamos con Gabriela
Practicamos con un esquema que siempre marca el sentido positivo y los datos con su signo. Hacemos problemas de un solo objeto y también de dos objetos que se cruzan, que suelen aparecer en las pruebas más exigentes.
¿Cuánto vale g?
Aproximadamente 9,8 m/s². En muchas escuelas se redondea a 10 m/s² para que las cuentas sean más simples. Usá el valor que indique tu profe.
¿La masa influye en la caída libre?
Sin rozamiento con el aire, no: todos los cuerpos caen con la misma aceleración. En la vida real el aire hace que una pluma caiga más lento que una piedra.
¿Por qué la velocidad es cero arriba de todo?
Porque es el instante en que el objeto deja de subir y empieza a bajar. La gravedad sigue actuando, por eso la aceleración sigue siendo g.
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