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Física y Química · 4.º ESO · Teoría

Caída libre y lanzamiento vertical

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  1. Las ecuaciones: el MRUA con otra letra
  2. Altura máxima y tiempo de subida
  3. Cuando sale de una altura: la ecuación de segundo grado

Si sueltas una piedra, cae cada vez más rápido. Si la lanzas hacia arriba, sube frenando, se para un instante y vuelve a bajar. Los dos casos son el mismo movimiento: un MRUA cuya aceleración es la de la gravedad, g=9,8 m/s2g = 9{,}8\un{m/s^2}, dirigida siempre hacia abajo.

Las ecuaciones: el MRUA con otra letra

Usamos el eje yy hacia arriba como sentido positivo y el origen en el suelo (o en el punto que convenga). Como la gravedad apunta hacia abajo, a=−ga = -g. Con eso, las ecuaciones del MRUA quedan:

v=v0−g ty=y0+v0 t−12 g t2v2−v02=−2 g Δyv = v_0 - g\,t \qquad\qquad y = y_0 + v_0\,t - \tfrac12\,g\,t^2 \qquad\qquad v^2 - v_0^2 = -2\,g\,\Delta y

Lanzamiento vertical: la velocidad (verde) cambia de tamaño y de sentido, pero la aceleración (roja) es siempre la misma.

Altura máxima y tiempo de subida

En el punto más alto v=0v = 0. Con las ecuaciones de siempre:

0=v0−g tsubida  ⇒  tsubida=v0g0−v02=−2 g h  ⇒  hmaˊx=v022 g0 = v_0 - g\,t_\text{subida} \;\Rightarrow\; t_\text{subida} = \frac{v_0}{g} \qquad\qquad 0 - v_0^2 = -2\,g\,h \;\Rightarrow\; h_\text{máx} = \frac{v_0^2}{2\,g}

Cuando sale de una altura: la ecuación de segundo grado

Si el cuerpo no vuelve al punto de partida, por ejemplo si se lanza desde una ventana y llega al suelo, la condición y=0y = 0 da una ecuación de segundo grado en tt. Tiene dos soluciones: una es positiva y es la buena; la otra, negativa, correspondería a un instante anterior al lanzamiento y se descarta.