Caída libre y caída con resistencia del aire
FísicaCinemáticaEdades 15–16Laboratorio virtual
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Dos objetos de distinta masa y sección se sueltan a la vez desde la misma altura. Sin resistencia del aire, ambos llegan al suelo al mismo tiempo, v = gt. Con resistencia del aire, el objeto más ligero y con más resistencia alcanza la velocidad límite y cae más despacio. La gráfica v(t) y la distancia recorrida se actualizan en tiempo real. Una pantalla Laboratorio mide g con un electroimán y fotopuertas (la pendiente de 2h frente a t² es g) y ajusta datos v(t) de filtros de café con modelos de arrastre lineal (bv) y cuadrático (cv²).
Lección: Caída libre
Qué muestra
Sin aire, todos los objetos caen con la misma aceleración g sea cual sea su masa: v = gt y el tiempo de caída t = √(2h/g) es igual para un objeto pesado y uno ligero. En el aire, el arrastre se opone al movimiento; la esfera más ligera tiene mayor relación área/masa, alcanza una velocidad límite menor y llega después. La pantalla Laboratorio lo convierte en prácticas: cronometrar una bola de acero desde un electroimán hasta una fotopuerta a varias alturas da g como pendiente de 2h frente a t², y soltar filtros de café apilados muestra si los datos siguen F = bv o F = cv².
Cómo usarla
Desactiva Activar resistencia del aire, pulsa Soltar de nuevo y compara los tiempos de llegada y las rectas v(t) del objeto 1 y el objeto 2; luego actívala y repite. En la pantalla Laboratorio, elige g con fotopuertas, ajusta Altura de caída h, pulsa Apagar electroimán tres veces en cada altura y lee g en la gráfica. O elige Arrastre en filtros de café, suelta de 1 a 8 filtros, pulsa Registrar en cada caída y compara las gráficas frente a m.
Parámetros que puedes cambiar
- Altura de caída 5–120 m
- Aceleración de la gravedad 1,6–11 m/s²
- Masa del objeto 1 0,05–10 kg
- Masa del objeto 2 0,05–10 kg
- Activar resistencia del aire
- Pantalla Soltar dos objetos, Laboratorio
- Experimento (pantalla Laboratorio) Medir g con fotopuertas, Arrastre en filtros de café
- Altura de caída hasta la fotopuerta h (Laboratorio) 0,1–1,5 m
- Número de filtros de café apilados n (Laboratorio) 1–8
Preguntas para explorar
- ¿Por qué una pluma y una bola de acero caen igual de rápido en el vacío?
- ¿Qué relación hay entre la fuerza de arrastre y el peso cuando un objeto alcanza la velocidad límite?
- ¿Cuántas veces más dura la caída libre si la altura de caída se hace cuatro veces mayor?
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