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Hola, bienvenidos a Academia Interna. Tenga presente, este video vamos a aprender cómo resolver rápidamente problemas de caída libre.
En principio, caída libre quiere decir que tú dejas caer un objeto y solamente actúa la fuerza de gravedad sobre él. Bueno, aquí tenemos las ecuaciones. Y como habíamos dicho, los problemas de caída libre los reconoce porque siempre empiezan diciendo: "Yo dejo caer un objeto", "Se suelta un objeto desde cierta altura". Y los elementos son básicamente tres: la altura desde la cual deja caer el objeto en metros, la velocidad en metros por segundo, la velocidad que va adquiriendo el cuerpo en un tiempo determinado, tiempo en segundos.
La gravedad es un valor que tú tienes que recordar. Esto a manera de una pregunta teórica: la gravedad es 9.81 metros por segundo. Pero en los problemas se suele utilizar que la gravedad es 9,8 así nada más. Ok, inclusive si el problema te dice que la gravedad es 10, tú trabajas con este valor. Ok, pero tiene que indicarlo el problema. Si no, el problema no te dice nada, tú asumes que la gravedad es 9,8 metros por segundo cuadrado. Gates, no te dicen nada, cualquier otro valor tendría que decírtelo el problema.
Muy bien, la altura se calcula: H = (gravedad * t^2) / 2. La velocidad: V = gravedad * t. Y acá tengo otra fórmula que involucra la velocidad con la altura: V = raíz cuadrada de (2 * gravedad * altura). Tú dices: ¿cuándo aplico estas ecuaciones? Es bien fácil. Eso también lo vimos en el capítulo de movimientos de cinemática uniformemente variado. Cuando no te mencionan en el problema, ni siquiera te lo preguntan. Por ejemplo, acá solamente tengo tres variables, o sea, tres datos. Entonces, en la primera ecuación solamente está la altura y el tiempo, por lo tanto, aquí no te mencionan la velocidad. En esta, no te están mencionando, por supuesto, la altura. Y en la última, no te mencionan el tiempo. Si no te mencionan, ni siquiera el tiempo, ni siquiera te lo preguntan, tenemos esta fórmula. Acá, si no te mencionan la altura, esta otra fórmula. Lo cual, la que la gravedad siempre es un valor, es un dato. En resumen, aquí estamos pertrechados para resolver ejercicios.
Veamos un ejemplo. Me dicen: "Un balón de fútbol se deja caer desde una ventana y tarda en caer 5 segundos. Desde qué altura cayó y luego con qué velocidad impacta en el piso".
Primera pregunta: ¿A qué altura cayó? Cuando tú resuelves un problema de física, lo primero que tienes que hacer es establecer los datos. Entonces, me dicen que tarda en caer 5 segundos. Ojo, se deja caer, entonces estoy en caída libre. Y yo te he dicho al principio, si reconoces los problemas de caída libre, "deja caer". Por lo tanto, la altura es lo que me están pidiendo. En principio, tú dices: "Ah, bueno, ¿qué fórmula voy a aplicar?". Recuerdas lo que te habíamos mencionado. Aquí te están dando el tiempo, pero te preguntan por la altura, ni siquiera mencionan la velocidad. Entonces, voy a aplicar esta fórmula. Copio la fórmula y luego voy a reemplazar los datos. Como me están pidiendo la altura, tú dices: "La altura vendría a ser igual a la gravedad". Ojo, no te dicen nada de la gravedad, entonces tú asumes que la gravedad es 9,8 metros por segundo cuadrado. Porque no te dicen nada de la gravedad, entonces vas a poner acá 9,8 metros por segundo cuadrado por 5, que era el tiempo, 5 segundos, entre 2, por la fórmula. Bueno, vamos a resolver el ejercicio. Fíjate que tú puedes dividir 9,8 entre 2 para abreviar y me sale 4,9. Y eso es lo que voy a escribir acá: 4,9 por 25, ya que elevé al cuadrado esto, 5 al cuadrado es 25 segundos al cuadrado. Me da que cancelo este con este, los segundos cuadrados, y me voy a quedar 25 por 4,9, sería 122,5 metros. Las unidades. Listo, tenemos la primera pregunta.
Pero también me piden calcular la velocidad con la que impacta en el piso. Y bueno, entonces tú dices: "Ah, ya, voy a calcular la velocidad con la que impacta en el piso". Bueno, ¿qué fórmula aplico? Ajá, para esta segunda ecuación tengo velocidad y tiempo, y no considerar a la altura. Entonces, puedo aplicar esta fórmula que está aquí. Así es que decimos: Velocidad = gravedad * tiempo. Bueno, la velocidad sería: gravedad es 9,8 metros por segundo cuadrado, entre el tiempo que 5 segundos. Y la velocidad tiempo 5 segundos, dato del problema, tendría que ser bueno, sale 49, ¿verdad? 5 por 9,8 es 49 metros por segundo. Que este segundo se cancela aquí y me voy a quedar metros por segundo. Listo. Solución fácil. Por supuesto que sí. Solamente es cuestión de aplicar las fórmulas.
A ver, veamos otro ejercicio. Me dices: "Se deja caer de nuevo". Se deja caer, entonces tú dices: "Ah, estoy en caída libre". Esto para los estudiantes que por primera vez están resolviendo esta clase de ejercicios. "Se deja caer un cuerpo desde una altura de 180 metros. ¿Cuánto tiempo permanece en el aire?". Y tú dices: "Altura, el dato, 180 metros". Y me están preguntando por el tiempo. Ajá, no sé cuánto es el tiempo. ¿Qué fórmula voy a aplicar aquí? Ajá, fíjate que te preguntan por el tiempo y te están dando la altura. No te mencionan para nada la velocidad. Dos tienes que aplicar esta ecuación. Bueno, veamos. La altura es 180. Esto es igual a la gravedad. Ojo, que la gravedad te pusieron entre paréntesis: 10 metros por segundo cuadrado. Se están pidiendo que consideres esta gravedad. En los exámenes suelen proponer esto para no trabajar con calculadora, entonces ya no va a trabajar con 9,8 sino con 10, mucho más rápido y fácil. Pero me están pidiendo aquí el tiempo. Así es que vamos a resolver de esta manera. Acá hay 180 metros y es entre 2, 5 grados. Y este 5 para pasar a dividir. Esto es igual a t cuadrado. 180 entre 5 es 36. Tú dices: "Claro, esto es igual a t cuadrado". Ahora, ¿qué viene? Le saco la raíz cuadrada a ambos, ambos lados de la ecuación. Recuerda, 36, por supuesto que es 6. Y raíz cuadrada de t cuadrado es t. 6 segundos. Nada más. Aquí, ¿qué cancelo? Ojo, que la raíz cuadrada le afecta a estos dos que están aquí en lo que hemos hecho. Entonces, el tiempo es 6 segundos. Son este ejercicio. Solución de este ejercicio. De nuevo, es cuestión de discriminar rápidamente la fórmula y luego despejar.
Veamos un último ejemplo y lo dejamos uno de tarea, ¿qué te parece? Yo sé que estás de acuerdo. Dice: "Un niño suelta un juguete desde una ventana que se encuentra a una altura de 20 metros". Es lo mismo, barato, caída libre. "Suelta un juguete". Si no dice "lanza" y si no dice "suelta" desde una ventana que se encuentra a una altura de 20 metros sobre el nivel del suelo. "Calcular la velocidad con que se estrella el juguete contra el suelo". Entonces tú dices: "Los datos. Dice que la altura es de 20". Y luego: "Calcular la velocidad con que se estrella el juguete contra el suelo". Ajá, ¿qué fórmulas aplicar? Fíjate que te están mencionando la altura y te preguntan la velocidad y no mencionan el tiempo. Como no mencionan el tiempo para nada, voy a utilizar esta fórmula, ok, ya que me están preguntando por la velocidad y me están dando la altura. Bien, la fórmula que voy a aplicar entonces es esta. Y solamente es cuestión de reemplazar. La velocidad vendría a ser igual a, de nuevo, aquí la gravedad es 10 metros por segundo cuadrado. Fíjate que me lo están indicando. Entonces, yo voy a reemplazar el valor de la gravedad por 10. Si no me hubiesen dicho esto, tendría que poner 9,8. Pongo la raíz: 2 por 10 por la altura, que es 20 metros. Bueno, eso lo hace para que salga exacto, pues. Se me ponen 10, pero trabajar con calculadora también. En las preguntas de examen de admisión suele trabajar con un problema de 10 con la gravedad de 10. Entonces, 2 por 10, 20 por 20, 400. Metros por metros, metros elevado al cuadrado. Segundo, segundos cuadrados. Barato, está falta esta rayita. Bien, está con la raíz cuadrada y tendríamos que la raíz cuadrada de 400, por supuesto, es 20. Y acá me va a quedar metros por segundo. Para cancelo con este y cancelo con aquel. Listo. Las unidades correctas. Ya hemos dicho la velocidad en metros por segundo, la altura en metros, el tiempo en segundos y la aceleración en metros por segundo cuadrado. Solución de este ejercicio: 20 metros por segundo. Aplicando la fórmula que estaba aquí.
Esta es la manera correcta de interpretar la caída libre y así es como se resuelven los ejercicios aplicando las ecuaciones. Yo te voy a dejar un ejercicio, como te he dicho, para que tú practiques y luego me cuentas cuando te salió. Bien, chicos, esperamos que la explicación pues les haya servido, que haya sido útil. Si fue así, suscríbanse al canal, comenten, compartan. En el siguiente video veremos lanzamiento vertical. Chau, cuídense, hasta pronto.