Nuestro
proyecto tiene como materia guía la materia de Ciencias, con la que analizaremos la
teoría de la caída libre y daremos una manera de explicarla mejor. Como
producto de Ciencias elaboraremos un experimento, donde comprobemos qué objetos
tienen más resistencia al aire y por qué,
Teoría de caída libre:
La
teoría de la caída libre existe desde hace muchísimo tiempo atrás, la teoría
fue creada por el filósofo Aristóteles principalmente, luego fue modificada después de muchos años por el
científico Galileo Galilei, ésta depende de varios factores, como
son la aceleración de un objeto o la resistencia que éste tiene al aire
Ahora,
hay que tener en cuenta las dos primeras leyes de Newton. De estas leyes
entendemos que, primero, si aplicamos una fuerza a un cuerpo, este cambia su
velocidad, es decir que, si estaba quieto, comienza a moverse y, si estaba en
movimiento, acelera o desacelera (también puede cambiar su dirección y sentido,
dependiendo del ángulo en el que se aplique la fuerza), y segundo, que ese
cambio de velocidad es directamente proporcional a la fuerza, e inversamente
proporcional a la masa del cuerpo. Esto último quiere decir que, mientras más
grande sea la fuerza aplicada, mayor velocidad adquirirá el cuerpo y que,
mientras mayor sea la masa de este, se necesitará más fuerza para moverlo.
Se
conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para
permitir que la fuerza de gravedad actué sobre él, siendo su velocidad inicial
cero. En este movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que
corresponde al eje vertical (eje "Y").
Es un movimiento
uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de
gravedad representada por la letra g, como la aceleración
de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma
positiva. En el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad.
Un
objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se
conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de
velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la
aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constante
depende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los
cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra.
El
concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente
sometidos a la acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical;
o a cualquier objeto (satélites naturales o artificiales, planetas, etc.) en
órbita alrededor de un cuerpo celeste.
Un
objeto en caída libre es un objeto que está cayendo bajo la única influencia de
la gravedad. Cualquier objeto que se actúa sobre sólo por la fuerza de la
gravedad se dice que está en un estado de caída libre. Hay dos importantes
características de movimiento que son verdaderas de los objetos en caída libre:
objetos en caída libre no encuentran la resistencia del aire, pero primero hay
que entender que significa esto, La resistencia al aire o resistencia aerodinámica es la fuerza que sufre un cuerpo al
moverse a través del aire en
una dirección, con velocidad relativa entre el aire un el cuerpo.
La resistencia siempre ocurre en sentido
opuesto a dicha velocidad. Esta fuerza se opone al avance de un cuerpo a través
del aire, en otras palabras frena a cualquier cuerpo que se desplaza
en el aire.
Cuando resuelves problemas físicos
relacionados con la caída libre, con frecuencia se te pide que ignores la
resistencia del aire y que asumas que la aceleración es constante y sin
fin. En el mundo real, debido a la resistencia del aire, los objetos no
caen indefinidamente con aceleración constante.
Para que un objeto pueda precipitarse por la
gravedad debe vencer la fricción con el aire, pero mientras mayor superficie de
rozamiento con el aire tenga un cuerpo, mayor será la dificultad para caer, pero
si este cuerpo tiene suficiente masa se podrá observar como si la resistencia
al aire no lo afectara, por eso los objetos ligeros (con poca masa) tardan más
en caer porque la fricción con el aire los frena.
Dos cuerpos caerán sobre la superficie de la tierra a la
misma velocidad, solo si tienen la misma masa y el mismo volumen. Ahora bien si
la distancia de caída es muy pequeña, la aceleración de los cuerpos, es muy
pequeña, y aunque tuvieran distinta masa podrían caer casi a la vez.
La manera en que se mide la resistencia al aire de un objeto
es mediante el coeficiente de fricción:
La esfera tiene un
coeficiente de fricción medio.
El ala de avión tiene un
coeficiente de fricción alto.
El rectángulo al tener una superficie plana tiene un coeficiente de fricción bajo.
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