MOVIMIENTO DE CAIDA LIBRE EJERCICIOS Y PROBLEMAS RESUELTOS EN PDF Y VIDEOS

MOVIMIENTO VERTICAL DE CAIDA LIBRE (M.V.C.L) Examinemos el siguiente acontecimiento: Aristóteles tenía muy clara la existencia de esta fuerza como un obstáculo para el movimiento , es decir , como la causa del frenado que experimenta todo objeto que rueda o resbala por la superficie terrestre, e insistió en su presencia (el roce con el aire y el roce con la superficie), pues por su naturaleza es real , se halla siempre presente; así, las fuerzas de rozamiento llevarían de manera natural a un cuerpo en movimiento al estado de reposo. Galileo no pensaba de esta manera y demostró, mediante un experimento pensado, lo que sucedería cuando las fuerzas de fricción se redujesen cada vez más; el rozamiento puede disminuirse de varias maneras, y cuanto más se eliminen las fuerzas de resistencia al movimiento, más larga será la trayectoria del cuerpo. Si por otra parte, las fuerzas de rozamiento son nulas, el movimiento del cuerpo se prolongará en una trayectoria rectilínea con rapidez constante y por tiempo indefinido, y mientras este movimiento se dé, no será necesaria la acción de fuerza alguna para mantenerlo. El razonamiento de Galileo sobre el movimiento rectilíneo uniforme, sin la intervención de fuerzas externas es lo que se conoce como ley de la inercia, que contempla también, por supuesto, a los cuerpos en reposo. La ley de la inercia es fundamental en física para explicar el movimiento de los cuerpos. Otro aspecto conflictivo entre las teorías de Galileo y Aristóteles era acerca de la caída de los cuerpos. Para explicarlo, consideremos lo siguiente : Si una fruta se desprende de un árbol y, simultáneamente, de la misma altura se desprende una hoja, cuando la fruta ha llegado al suelo la hoja planea aún en el aire. La idea de que los cuerpos más pesados caen más rápido hacia la superficie terrestre se constituyó en verdad última, a pesar de que los filósofos griegos de la antigüedad tenían opiniones encontradas acerca de la diferencia en la caída de los cuerpos, según su peso (usted mismo puede comprobar que una hoja de papel, extendida, cae más lentamente que la misma, si la estruja y hace con ella una bola). La intervención del aire en la caída de los cuerpos no era ignorada, y el mismo Demócrito estaba convencido de que, aun eliminando el aire, los cuerpos pesados caerían más rápido que los ligeros. Sin embargo, Aristóteles creía lo contrario; él defendía la idea de que, en el vacío, todos los cuerpos caerían con igual rapidez; no obstante, llegó a la conclusión de que la caída de diversos cuerpos con igual velocidad era algo irreal, por lo que era obvia la imposibilidad de la existencia del vacío. Inicialmente, Galileo se encarga de demostrar con experimentos sencillos, en un plano inclinado, que la velocidad de caída es proporcional al tiempo de la misma. Luego, desde la torre inclinada de Pisa, su ciudad natal, dejó caer diversos objetos y logró demostrar, finalmente, que dos piedras de pesos diferentes caían con igual rapidez, y no como creía Aristóteles, que la piedra más pesada era la más rápida. Galileo comprendió el papel que desempeñaba el aire en la caída de los cuerpos, caída debida a la fuerza de atracción gravitatoria terrestre; así, llegó a la siguiente conclusión: Si se desprecia la resistencia del aire, todos los cuerpos, sin importar su peso, en el mismo punto de la Tierra, caen con igual aceleración. Esto quiere decir que, cuando dos objetos de peso diferente se dejan caer al mismo tiempo y desde la misma altura, si se desprecia el roce con el aire, descienden juntos y llegan al suelo simultáneamente. En un recipiente de dimensiones apropiadas, del que se haya extraído el aire, una hoja de papel y una piedra caerán a igual rapidez, esto es, con la misma aceleración , porque no hay aire con el cual rocen , el error de Aristóteles consistió en concebir el movimiento supeditado a las fuerzas de fricción, mientras que el acierto de Galileo, por el contrario, consistió en comprender la idea del movimiento sin fricción, descartando lo irrelevante, para llegar a su descubrimiento. Galileo y la caída de los cuerpos Galileo es considerado el creador del método experimental en la física, estableciendo que cualquier afirmación relacionada con algún fenómeno debía estar fundamentada en experimentos y en observaciones cuidadosas. Este método de estudio de los fenómenos de la naturaleza no se había adoptado hasta entonces, por lo cual varias conclusiones de Galileo se oponían al pensamiento de Aristóteles. Al estudiar la caída de los cuerpos mediante experimentos y mediciones precisas, Galileo llegó a la conclusión de que: Si se deja caer simultáneamente desde una misma altura un cuerpo ligero y otro pesado, ambos caerán con la misma aceleración, llegando al suelo en el mismo instante. ¿POR QUÉ CAEN LOS CUERPOS? La causa por la cual todos los cuerpos caen es por el hecho de que ellos se ven atraídos por la Tierra. La intensidad de esta atracción es conocida con el nombre de peso, y éste es mayor en los cuerpos que poseen mayor masa; así, una piedra tiene más peso que una pluma, porque la masa de la piedra es mayor. TEORIA ARISTOTELICA DE LA CAIDA DE LOS CUERPOS Los grandes fílósofos griegos, y en partícular Aristóteles, describieron el movimiento de caída haciendo las siguientes consideraciones: * La causa por la cual caen los cuerpos es su propio peso. * Los cuerpos de mayor peso son atraídos más intensamente por la Tierra. * Los cuerpos pesados caen más rápido que los cuerpos livianos. Este modo de ver las cosas prevalecieron como verdades absolutas por cerca de 2000 años hasta la aparición de Galileo, quién afirmó que todos los cuerpos al caer lo hacen con igual rapidez, y en el caso de los cuerpos pesados consideró que la Tierra tendría mas dificultad en atraerlos, precisamente por ser más pesados, y allí existiría una compensación. RAZONAMIENTO Y EXPERIENCIA DE GALILEO Según Galileo, al atar un cuerpo liviano A con otro más pesado B para formar un único cuerpo (A+B), éste caería de modo que A lo retrasa y B intenta bajarlo más rápido; ello significaría que el cuerpo (A+B) cae con una rapidez intermedia a la de A y de B. Sin embargo ésto es absurdo, pues según Aristóteles el cuerpo (A+B), por ser más pesado, debería caer más rápido que A y B. Por tanto, la suposición de que un cuerpo más pesado cae más rápido es falsa, y ello nos conduce a la siguiente conclusión: “Todos los cuerpos al caer desde el mismo lugar lo hacen con igual rapidez”. Se cuenta que Galileo subió a la Torre de Pisa para confirmar esta hipótesis.