El aprendizaje de las cualidades del movimiento de objetos físicos debe empezar con el estudio de la caída libre. El ejemplo más común de movimiento con aceleración constante es el de un cuerpo que cae en dirección a la Tierra. Al dejar caer un cuerpo desde una gran altura se tendrá que al comienzo el movimiento es uniformemente acelerado, siendo la velocidad muy pequeña y como consecuencia lo será también la resistencia del aire (R).
A medida que la velocidad aumenta, el valor de la resistencia del aire también aumenta y la aceleración del movimiento va disminuyendo gradualmente hasta llegar a un momento en que la resistencia y el peso del cuerpo (
) tiene el mismo valor, (
). A partir de entonces no hay aceleración y el cuerpo sigue cayendo con velocidad constante. Esa velocidad final constante se denomina Velocidad límite o terminal del cuerpo.
) tiene el mismo valor, (). A partir de entonces no hay aceleración y el cuerpo sigue cayendo con velocidad constante. Esa velocidad final constante se denomina Velocidad límite o terminal del cuerpo.
La caída libre resalta dos características importantes:
1) Los objetos en caída libre no encuentran resistencia del aire.
2) Todos los objetos en la superficie de la Tierra aceleran hacia abajo a un valor de aproximadamente 10 m/seg2 (Para ser más exacto 9.8 m/seg2 ).
| Magnitud de la aceleración de gravedad | |
| Valor | Sistema |
| 9,8 m/seg2 | (MKS) |
| 980 cm/ seg2 | (CGS) |
| 32 Pies/ seg2 | (INGLES) |
En el vacío, todos los cuerpos caen con igual velocidad. Esto se puede demostrar experimentalmente utilizando el tubo de Newton. Se trata de un tubo de vidrio cerrado por sus extremos, uno de los cuales lleva una llave de paso a través de la cual se le puede extraer el aire.
Se toma el tubo, en el cual hay contenidos una pluma y una moneda. Invirtiendo el tubo se ven caer estos cuerpos uno detrás de otro, cuando el tubo contiene aire; pero al abrir la llave y extraer el aire, se repite el experimento y los cuerpos caen todos a una misma velocidad. Caen simultáneamente.
Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad . Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constante depende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra. La aceleración de la gravedad tiene un símbolo especial para denotarla el símbolo (
).
).
Para un cuerpo en caída libre se toma sobre la Tierra como sistema referencial de manera tal que el eje vertical o eje “Y” se tome positivo hacia arriba, esto implica que la aceleración debido a la gravedad () sea un vector apuntando verticalmente hacia abajo (
) y de magnitud 9,8 m/seg2. La altura h será simplemente coordenada y).
) sea un vector apuntando verticalmente hacia abajo () y de magnitud 9,8 m/seg2. La altura h será simplemente coordenada y).
Si se supone nula la resistencia del aire, se encuentra que todos los cuerpos independientemente de su tamaño, peso o composición, caen con la misma aceleración en el mismo punto de la superficie de la Tierra, y si la distancia recorrida no es demasiada grande, la aceleración se conserva constante en toda la caída. La gravedad varía con la latitud y la altura. Su valor máximo corresponde en los polos y el valor mínimo en el Ecuador terrestre.
La aceleración de gravedad es la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de éstos. Aceleración: Cambio de Velocidad/Tiempo. Se demuestra que el objeto acelera a la misma razón constante cuando cae. La aceleración es la razón en la cual un objeto cambia su velocidad. La aceleración de la bola de billar en caída libre es alrededor de - 9,8 m/seg2.
