Física Grado Noveno Semana 16 y 17: Laboratorio de Caída Libre

Summary

En esta clase de física, se explora el concepto de caída libre, explicando cómo los objetos caen con la misma aceleración independientemente de su peso, bajo la influencia de la gravedad. Se compara la caída libre en diferentes situaciones, destacando los efectos de la fricción del aire. A través de un video y un experimento práctico, se demuestra que factores como la masa y la forma de los objetos influyen en su velocidad de caída en el mundo real. Se hace un llamado a los estudiantes para que realicen un experimento y documenten sus resultados, aplicando lo aprendido de manera práctica.

Takeaways

• 😀 La caída libre ocurre cuando un objeto es soltado sin aplicar una fuerza adicional, o lanzado hacia arriba aplicando una fuerza inicial.
• 😀 Si un objeto es lanzado hacia arriba, la gravedad actúa en dirección opuesta, causando desaceleración hasta que el objeto llega a su altura máxima y luego comienza a caer.
• 😀 La aceleración en la caída libre está determinada por la gravedad y es la misma para todos los objetos, independientemente de su peso o tamaño, si se descarta la fricción del aire.
• 😀 Aristóteles creía que los objetos más pesados caían más rápido que los ligeros, pero Galileo demostró que todos los objetos caen con la misma aceleración en ausencia de fricción.
• 😀 El aire juega un papel importante en la caída de los objetos, especialmente en aquellos de mayor superficie como plumas o hojas, que son frenados por la fricción del aire.
• 😀 La aceleración debido a la gravedad no es constante en todos los puntos de la Tierra, varía ligeramente dependiendo de la ubicación geográfica.
• 😀 En el ecuador, la aceleración de la gravedad es más baja (9.78 m/s²), mientras que en los polos es ligeramente mayor (9.83 m/s²).
• 😀 Se utilizó un experimento con una bola de acero para demostrar que el desplazamiento en la caída libre es proporcional al tiempo al cuadrado.
• 😀 El valor estándar de la aceleración debido a la gravedad es 9.8 m/s², aunque para cálculos más precisos se usa 9.81 m/s².
• 😀 En los experimentos propuestos, los estudiantes deben realizar prácticas de caída libre con diferentes objetos, registrando la altura desde la que caen y comparando sus resultados en función de la masa y la forma de los objetos.

Q & A

¿Qué es la caída libre y cómo se produce?

La caída libre es el movimiento de un objeto que cae bajo la influencia exclusiva de la gravedad, sin que se le aplique ninguna otra fuerza. Esto puede ocurrir al soltar un objeto desde cierta altura, o al lanzarlo hacia arriba, en cuyo caso la gravedad actúa para desacelerarlo.

¿Cómo afecta la gravedad el movimiento de los objetos que caen?

La gravedad ejerce una aceleración constante sobre los objetos que caen, y esta aceleración es de aproximadamente 9.8 m/s² en la Tierra. Todos los objetos caen con la misma aceleración, independientemente de su masa, salvo por los efectos del aire.

¿Cuál es la diferencia entre lanzar un objeto hacia arriba y dejarlo caer?

Cuando se lanza un objeto hacia arriba, se le aplica una velocidad inicial que causa que se desacelere debido a la gravedad hasta que llega a su punto más alto. En cambio, al dejarlo caer, no se le aplica ninguna velocidad inicial y el objeto comienza a acelerar hacia abajo por la gravedad.

¿Qué rol juega el aire en la caída libre de los objetos?

El aire introduce fricción, lo que ralentiza la caída de objetos con mayor superficie, como una pluma o una hoja. En la vida real, el aire puede hacer que los objetos ligeros y con más área, caigan más lentamente que los objetos más pesados o compactos.

¿Cómo se demostró la ley de que todos los objetos caen con la misma aceleración?

Galileo demostró que los objetos caen con la misma aceleración a través de experimentos con planos inclinados, y no desde la Torre de Pisa como comúnmente se cree. Esto contradecía la idea de Aristóteles, quien pensaba que los objetos más pesados caían más rápido.

¿Por qué algunos objetos parecen caer más lentamente que otros?

Esto se debe a la resistencia del aire. Los objetos con más superficie, como una pluma, son más afectados por la fricción del aire y caen más lentamente, mientras que los objetos más densos o pequeños, como una bola de acero, caen más rápidamente.

¿Qué sucedió en el experimento de caída libre con la bola de acero?

En el experimento, se midió el tiempo de caída de una bola de acero desde distintas alturas. La gráfica resultante mostró que el desplazamiento de la bola es proporcional al cuadrado del tiempo, lo que confirma que la aceleración es constante y uniforme.

¿Cómo se calculó la aceleración debido a la gravedad en el experimento?

La constante de aceleración se calculó a partir de la relación entre el desplazamiento y el tiempo al cuadrado. La constante resultante fue de aproximadamente 4.89 m/s², lo que refleja la aceleración real cerca de 9.8 m/s² en condiciones ideales sin factores externos.

¿Por qué se utilizan valores distintos para la aceleración debido a la gravedad en diferentes puntos de la Tierra?

La aceleración debido a la gravedad varía ligeramente en diferentes lugares de la Tierra debido a la forma esférica del planeta y su rotación. En el ecuador es menor, y en los polos es mayor, aunque estas diferencias son pequeñas y no afectan significativamente los cálculos prácticos.

¿Qué debe hacer el estudiante para completar el laboratorio de caída libre propuesto en la clase?

El estudiante debe realizar los experimentos utilizando diferentes objetos como un billete, una moneda, un libro y una hoja. Se debe medir y registrar la altura desde la cual se deja caer cada objeto y luego documentar los resultados con fotos o videos para demostrar los efectos de la masa y la forma en la caída libre.