En
física, se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción
exclusiva de un campo gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las
caídas reales influenciadas en mayor o menor medida por la resistencia
aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar en el seno de
un fluido; sin embargo es frecuente también referirse coloquialmente a éstas
como caídas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por
lo general despreciables.
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 satélites no propulsados en órbita alrededor de la Tierra. Otros sucesos
referidos también como caída libre lo constituyen las trayectorias geodésicas
en el espacio-tiempo descritas en la teoría de la relatividad general.
Ejemplos
de caída libre deportiva los encontramos en actividades basadas en dejarse caer
una persona a través de la atmósfera sin sustentación alar ni de paracaídas
durante un cierto trayecto.
La
caída libre como sistema de referencia
Un
sistema de referencia ligado a un cuerpo en caída libre puede considerarse
inercial o no inercial en función del marco teórico que esté utilizándose.
En
la física clásica, la fuerza gravitatoria que se ejerce sobre una masa es
proporcional a la intensidad del campo gravitatorio en la posición espacial
donde se encuentre dicha masa. La constante de proporcionalidad es precisamente
el valor de la masa inercial del cuerpo, tal y como establece el principio de
equivalencia. En la física relativista, la gravedad es el efecto que produce
sobre las trayectorias de los cuerpos la curvatura del espacio-tiempo; en este
caso, la gravedad no es una fuerza, sino una geodésica. Por tanto, desde el
punto de vista de la física clásica, un sistema de referencia en caída libre es
un sistema acelerado por la fuerza de la gravedad y, como tal, es no inercial.
Por el contrario, desde el punto de vista de la física relativista, el mismo
sistema de referencia es inercial, pues aunque está acelerado en el espacio, no
está acelerado en el espacio-tiempo. La diferencia radica en la propia
definición de los conceptos geométricos y cinemáticos, que para cada marco
teórico son completamente diferentes.
Objetivos:
Terminada
la lección:
• Definir el concepto caída libre.
• Mencionar la caída libre como el
ejemplo típico de un objeto en movimiento con aceleración constante.
• Explicarás el concepto de aceleración
constante.
• Calcularás la velocidad y la posición
de un objeto en caída libre, transcurrido un tiempo.
• Interpretarás gráficas de posición
versus tiempo y de velocidad versus tiempo para un objeto en caída libre.
peol
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