La aceleración de la gravedad: definición y fórmula

Publicado el 8 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Observando la cinemática

Este es uno de mis conceptos favoritos en cinemática. Antes de que vayamos demasiado lejos, quiero que comprendan completamente a qué nos enfrentamos hoy. Mire a su alrededor y recoja lo primero que vea. Ahora, estire el brazo y déjelo caer. Cayó, ¿verdad? Increíble. Ahora recoja lo que haya dejado caer y continuaremos. Para aquellos de ustedes que decidieron dejar caer su teléfono, tableta o monitor de computadora en sus pisos de madera, es posible que tengan problemas para terminar esta lección. El resto de nosotros, comencemos nuestra mirada cinemática a la aceleración debida a la gravedad.

Gravedad y caída libre

A lo largo de la cinemática, tenemos que establecer muchas reglas. Cuando recién está comenzando a aprender cinemática, tenemos que establecer limitaciones e ignorar las fuerzas y variables que hacen que nuestras vidas sean impredecibles. Un método es enfocarse en objetos que se mueven en línea recta con aceleración constante. ¿Puedes pensar en una instancia en el mundo real en la que esto suceda? Tu coche no acelera constantemente. Caminas, corres y conduces por las curvas. Pero, levante ese objeto de nuevo. Si lo sostiene a la misma altura y lo deja caer una vez más, debe viajar directamente hacia el piso. A mí me suena a movimiento en línea recta. También debería comenzar inmóvil, acelerarse solo por la fuerza de la gravedad y viajar bastante cerca de la misma velocidad cuando golpee el piso cada vez que lo dejes caer. Eso me suena a una aceleración constante.

Hoy les voy a presentar los temas de la caída libre y la aceleración debida a la gravedad. La caída libre describe cualquier movimiento que involucre un objeto caído sobre el que solo actúa la gravedad y no otras fuerzas.

La gravedad es la atracción mutua natural entre cuerpos físicos. La gravedad es un tema muy complejo. Demasiado complejo para profundizar demasiado aquí, así que lo simplificaré un poco. La tierra se siente atraída por ti al igual que a ti te atrae la tierra. Pero la tierra tiene una masa mucho, mucho mayor que la tuya. Es por eso que cuando saltas, caes hacia la tierra en lugar de que la tierra se eleve visiblemente hacia ti. Cerca de la superficie de la tierra, la magnitud de esta atracción es constante, y una forma de medirla es qué tan rápido aceleras hacia abajo después de saltar.

Necesito hacer una breve pausa aquí para imponer una limitación. Lo sé. Lo siento, pero no sería física sin al menos uno. Saque una hoja de papel plana y un lápiz. Si los dejas caer al mismo tiempo desde la misma altura, apuesto a que el lápiz aterriza primero. Esta diferencia se debe a la resistencia del aire en cada objeto. La gran superficie del papel tiene que sacar mucho más aire que el lápiz delgado a medida que caen. Como resultado, el lápiz se acelera mucho más rápido que el papel. Sin embargo, si eliminamos el aire, los dos objetos caerían exactamente al mismo ritmo. Necesitamos hacer precisamente eso cuando estudiamos caída libre. Al hacer problemas de caída libre, puede ignorar los impactos de la resistencia del aire. Ahora, la única fuerza con la que nos enfrentamos es la gravedad. Sin los impactos de la resistencia del aire,

La aceleración debida a la gravedad

La magnitud de la aceleración debida a la gravedad, indicada con una g minúscula , es 9,8 m / s 2 .

g = 9,8 m / s 2

Esto significa que cada segundo que un objeto está en caída libre, la gravedad hará que la velocidad del objeto aumente en 9,8 m / s.

Entonces, después de un segundo, el objeto viaja a 9.8 m / s.

9,8 m / s 2 x 1 s = 9,8 m / s

Después de 2 segundos, el objeto viaja a 19,6 m / s.

9,8 m / s 2 x 2 s = 19,6 m / s

Después de 3 segundos, 29,4 m / s.

9,8 m / s 2 x 3 s = 29,4 m / s

Y entiendes la idea.

Para la mayoría de los exámenes, deberá memorizar este número. Las preguntas pueden incluso pedirle que calcule la velocidad o el desplazamiento de un objeto en caída libre, y ni siquiera mencionar la gravedad, la aceleración o el valor de g . Vas a tener que recordar que ya tienes esta información. Siempre debe asumir 9,8 m / s 2 , a menos que la pregunta le proporcione una aceleración diferente, como si un objeto cayera sobre la luna, por ejemplo.

Para abordar este tipo de problemas, es posible que también deba hacer un par de suposiciones más. Si se deja caer un objeto, puede asumir que la velocidad inicial es 0 m / s. También puede llamar a la posición inicial de un objeto caído 0 m. Por supuesto, si el problema le proporciona estos valores, use lo que le den.

Vector de gravedad

Recuerde que la aceleración es una cantidad vectorial, lo que significa que tiene una magnitud y una dirección. Con problemas de caída libre, el vector siempre apunta hacia abajo. La gravedad solo puede actuar hacia abajo incluso si el objeto se mueve hacia arriba, como una pelota de béisbol lanzada hacia arriba. El movimiento de la pelota es hacia arriba, pero la gravedad está tirando hacia abajo de esa pelota, disminuyendo su velocidad.

Es más común asumir que todo lo que se mueve hacia arriba tiene un vector positivo, mientras que todo lo que se mueve hacia abajo tiene un vector negativo. Esta es la forma más común de configurar estos problemas y la forma en que probablemente verá configuradas las preguntas de su examen. Si tiene esto en cuenta y siempre se adhiere a esta convención, evitará que obtenga el signo vectorial incorrecto, aunque haya hecho los cálculos correctamente.

¿Recuerdas cuando te dije que g = 9,8 m / s 2 ? Bueno, necesitamos ajustar eso un poco considerando esta nueva información. Si seguimos siendo negativo y la gravedad solo puede actuar hacia abajo, entonces la aceleración debida a la gravedad también tiene que ser negativa. Esto hace que nuestra nueva relación:

g = -9,8 m / s 2

Resumen de la lección

Repasemos brevemente los conceptos de caída libre y aceleración debida a la gravedad.

La caída libre en cinemática implica investigar los efectos de la gravedad en un objeto que cae, ignorando los efectos de la resistencia del aire. La gravedad siempre actúa para tirar de un objeto hacia abajo. Es mejor atenerse a la convención más común de que los objetos que se mueven hacia arriba tienen un vector positivo, mientras que los objetos que caen tienen un vector negativo. Esto hace que la aceleración debida a la gravedad:

g = -9,8 m / s 2

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, debería poder:

  • Describe qué son los objetos en caída libre.
  • Explicar la relación de la gravedad con los objetos en caída libre.
  • Resume por qué la aceleración debida a la gravedad está representada por un número negativo

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