Para la caida libre hasta el siglo XVI se
aceptaba las
enseñanzas del gran sabio de la Antigüedad,
Aristóteles, que
sostenían que
los objetos pesados
caen más rápido que los ligeros.
Caida Libre, Principio: sabemos que si soltamos un
martillo y una pluma o una hoja de papel desde una
misma altura, el martillo alcanzará primero el piso.
Si arrugamos el papel dándole forma de bola se
observa que ambos objetos llegarán
al piso casi al
mismo tiempo.
Fue el célebre italiano Galileo Galilei quien rebatió la
concepción de Aristóteles al afirmar que, en ausencia
de resistencia de aire, todos los objetos caen con una
misma aceleración uniforme. Pero Galileo no disponía
de medios para crear un vacío succionando el aire.
Las primeras máquinas neumáticas capaces de hacer
vacío se inventaron después, hacia el año 1650.
Tampoco disponía de relojes suficientemente exactos
o de cámaras fotográficas de alta velocidad. Sin
embargo, ingeniosamente probó su hipótesis usando
planos inclinados, con lo que conseguía un movimiento
más lento, el que podía medir con los rudimentarios
relojes de su época. Al incrementar de manera gradual
la pendiente del plano dedujo conclusiones acerca de
objetos que caían libre mente.
En el año 1971 un astronauta realizó en
la Luna, donde
no existe atmósfera, el experimento de soltar desde
una misma altura y simultáneamente un martillo y una
pluma. Ambos objetos hicieron contacto con la
superficie lunar al mismo tiempo.
Cuando se emplea el término objeto en caída libre se incluye
tanto el soltar como el lanzar hacia arriba o hacia abajo el
objeto. Cualquier objeto que cae libremente tiene una
aceleración dirigida hacia abajo, independientemente del
movimiento inicial del objeto. La magnitud de esta aceleración
de caída libre se denota con el símbolo g, cuyo valor varía
ligeramente con la altura y con la latitud. En la cercanía de la
superficie de la Tierra el valor de g es aproximadamente 9,8 m/s2.
Ahora, la causa de esta aceleración fue encontrada por Newton,
quien estableció en su ley de Gravitación Universal que las masas
se atraen en proporción directa al producto de sus masas e
inversamente a su separación al cuadrado. Es la masa de la Tierra
la que origina esta aceleración de 9,8 m/s2 en su superficie.
La caída libre es un ejemplo común de movimiento uniforme-
mente acelerado, con una aceleración a = -9,8 m/s2. El signo
menos indica que la aceleración está dirigida en sentido contrario
al eje en dirección vertical (eje apuntando verticalmente hacia
arriba). Si se escoge el eje vertical en dirección hacia la Tierra,
la aceleración se toma como a = +9,8 m/s2.
Las ecuaciones cinemáticas para el movimiento
en una línea
recta bajo la aceleración de gravedad son las mismas que para
cualquier movimiento con aceleración constante:
El subíndice i denota cantidades iniciales, g la aceleración de
gravedad y t, el tiempo.
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