Definición de movimiento vertical y vacío.; Diferencias entre aire y vacío.; La aceleración de la gravedad ('g').; Variables y ecuaciones cinemáticas.; Tipos de movimiento vertical y simetría.

Movimiento Vertical en el Vacío

Física

Movimiento Vertical: ¿Qué es?

El movimiento vertical se refiere al desplazamiento de un objeto exclusivamente en el eje Y, bajo la influencia de la gravedad. Esto incluye tanto la caída libre de un cuerpo, como una manzana desprendiéndose de un árbol, como el lanzamiento vertical hacia arriba de un proyectil. Su estudio es crucial para la cinemática unidimensional.

Niño lanza pelota, demostrando movimiento vertical y gravedad.

En el Vacío: Sin Resistencia

En física, el vacío se define como la ausencia de aire u otros fluidos que ejerzan resistencia al movimiento. Este escenario idealizado permite analizar la caída libre sin fricción, simplificando los cálculos. Por ejemplo, la Luna carece de atmósfera, por lo que los objetos caen allí sin resistencia del aire.

La nave espacial en el vacío demuestra la inercia.

Aire vs. Vacío: Diferencias

En presencia de aire, la resistencia aerodinámica provoca que objetos como una pluma caigan más lentamente que una bola de boliche. Sin embargo, en el vacío, donde no hay resistencia, ambos objetos caerían simultáneamente. Este concepto fue fundamental en las observaciones de Galileo Galilei sobre la caída libre, demostrando que la aceleración de la gravedad es independiente de la masa.

Aceleración de la Gravedad (g)

La aceleración de la gravedad (g) es la aceleración constante que experimentan todos los objetos en caída libre cerca de la superficie terrestre. Es el resultado directo de la atracción gravitatoria del planeta. Su valor aproximado es 9.8 m/s², lo que significa que un objeto, como una pelota lanzada desde una torre, aumenta su velocidad en 9.8 metros por segundo cada segundo.

La gravedad acelera la caída de objetos, como la manzana.

Valor y Dirección de 'g'

• Valor promedio: 9.8 m/s².

• Equivalente: 980 cm/s².

• Aproximadamente: 32 ft/s².

• Dirección: vertical hacia centro Tierra.

'g': Constante e Independiente

Para el estudio del movimiento vertical en el vacío, la aceleración de la gravedad, 'g', se asume como una constante de aproximadamente 9.81 m/s² en la superficie terrestre. Este valor es independiente de la masa del objeto que cae, un principio demostrado por Galileo Galilei y confirmado por experimentos como el de la pluma y el martillo en la Luna. Aunque 'g' varía ligeramente con la altitud y la latitud, para la mayoría de los cálculos se considera uniforme.

Aceleración de la gravedad: demostración con péndulos.

Variables Cinemáticas Verticales

• Altura (Δy): cambio de posición vertical, ej. 10m.

• Velocidad inicial (v₀): al inicio del movimiento, ej. 5 m/s.

• Velocidad final (v): al final del trayecto, ej. 0 m/s.

• Tiempo (t): duración del evento, ej. 2 segundos.

Convención para el Desplazamiento

Convención para la Velocidad

Para el movimiento vertical, se establece que el desplazamiento es positivo cuando el objeto se mueve hacia arriba desde un punto de referencia, comúnmente el origen (y=0). Inversamente, un desplazamiento hacia abajo se designa como negativo. Esta convención es esencial para la interpretación precisa de las posiciones finales en las ecuaciones cinemáticas.

La velocidad se considera positiva si el objeto se desplaza en dirección ascendente, indicando un movimiento hacia arriba. Por otro lado, si el objeto se mueve hacia abajo, su velocidad se asigna como negativa. La correcta aplicación de estos signos direccionales es fundamental para predecir la trayectoria y el estado del movimiento en cualquier instante.

Movimiento Vertical en el Vacío

Definición de movimiento vertical y vacío.; Diferencias entre aire y vacío.; La aceleración de la gravedad ('g').; Variables y ecuaciones cinemáticas.; Tipos de movimiento vertical y simetría.

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