Calculadora de caída libre

Esta calculadora de caída libre es una herramienta para hallar la velocidad de un objeto en caída junto con la distancia que recorre. Gracias a esta herramienta, puedes aplicar la ecuación de caída libre para cualquier objeto, ya sea una manzana que dejas caer o una persona que hace paracaidismo.

Sigue aquí para aprender la definición de caída libre y descubrir los ejemplos más atrevidos, ¡incluida la caída libre más alta de la historia (alerta de espóiler: rompió la barrera del sonido)! También explicaremos qué es la aceleración de la caída libre y por qué suponemos que es constante.

Consulta la calculadora de movimiento parabólico, que describe un caso de caída libre combinada con movimiento horizontal.

¿Prefieres ver en lugar de leer? Echa un vistazo a nuestra inmersión profunda en el concepto de caída libre aquí:

En caída libre, un objeto se mueve únicamente bajo la influencia de la fuerza gravitatoria. La única aceleración es la aceleración de la gravedad g. Ninguna otra fuerza, incluida la resistencia del aire, actúa sobre dicho objeto.

Curiosamente, un objeto en caída libre no tiene por qué estar cayendo (es decir, moviéndose hacia abajo). Por ejemplo, el movimiento de la Luna cumple todas las condiciones enumeradas anteriormente: no hay ninguna otra fuerza que actúe sobre ella, aparte de la gravedad (está siendo atraída hacia la Tierra), y no hay resistencia del aire, ya que no hay aire en el espacio.

Entonces, ¿por qué la Luna no choca con la Tierra? Porque la velocidad de la Luna no se dirige hacia la Tierra, sino tangencialmente a su órbita. Como la Luna se mueve a lo largo de una órbita elíptica con una velocidad suficientemente alta, su movimiento genera una fuerza centrífuga, igual y opuesta a la fuerza de la gravedad.

Quizá quieras consultar nuestra calculadora de la fuerza gravitatoria y comprobar lo asombrosa que es la fuerza de gravedad.

A partir de la definición de velocidad, podemos hallar que la velocidad de un objeto que cae es:

donde:

• $v_0$ – velocidad inicial (medida en m/s o ft/s);
• $t$ – tiempo de caída (medido en segundos); y
• $g$ – aceleración gravitatoria (expresada en m/s² o pies/s²).

Sin el efecto de la resistencia del aire, cada objeto en caída libre seguiría acelerando a razón de 9.80665 m/s cada segundo. No obstante, en la realidad, la velocidad de un objeto en caída está limitada por un valor llamado velocidad terminal.

¿Qué es la velocidad terminal? Como has visto anteriormente, la aceleración de la caída libre es constante, lo que significa que la fuerza gravitatoria que actúa sobre un objeto también es constante. Sin embargo, la fuerza de resistencia del aire aumenta al aumentar la velocidad de caída libre. En algún momento, las dos fuerzas se igualan en magnitud. Según la primera ley de Newton, en ese punto, el cuerpo que cae deja de acelerar y se mueve a una velocidad constante. Esta velocidad es la velocidad terminal.

En esta calculadora de caída libre, despreciamos la influencia de la resistencia del aire. Si quieres tenerla en cuenta, dirígete a nuestra calculadora de caída libre con resistencia del aire 🇺🇸.

Si quieres calcular la distancia recorrida $s$ por un objeto que cae, tienes que escribir la ecuación del movimiento. Si el desplazamiento y la velocidad iniciales son iguales a cero, se reduce a:

Si el objeto ya viaja con una velocidad inicial, también debes tenerla en cuenta:

Puedes ver inmediatamente que la distancia recorrida por el objeto es proporcional al tiempo de caída al cuadrado. Esto significa que con cada segundo, el cuerpo que cae recorre una distancia sustancialmente mayor que antes.

Otro hecho interesante es que, según la fórmula de la caída libre, la distancia no depende de la masa del objeto que cae. Si dejas caer una pluma y un ladrillo, llegarán al suelo al mismo tiempo… ¡O al menos eso dice la ciencia! Si intentas hacer un experimento, te darás cuenta de que, en realidad, el ladrillo cae primero al suelo. ¿Por qué ocurre eso? De nuevo, por la resistencia del aire. Si dejaras caer los dos objetos en el vacío, ¡ambos caerían al suelo en el mismo instante!

¿Aún no sabes cómo funciona nuestra calculadora de caída libre? No te preocupes, hemos preparado un sencillo ejemplo para guiarte.

1. Determina la aceleración gravitatoria. En la Tierra, este valor es igual a 9.80665 m/s² en promedio (que es también el valor por defecto establecido en nuestra calculadora de caída libre).

2. Decide si el objeto tiene una velocidad inicial. Supondremos que v_o = 0 m/s.

3. Elige durante cuánto tiempo cae el objeto. En este ejemplo, utilizaremos el tiempo de 8 segundos.

4. Calcula la velocidad final de caída libre (justo antes de tocar el suelo) con la fórmula:

   v = v_o + gt = 0 + 9.80665 × 8 = 78.45 m/s.

5. Halla la distancia de caída libre utilizando la ecuación:

   s = (1/2)gt² = 0.5 × 9.80665 × 8² = 313.8 m.

6. Si conoces la altura desde la que cae el objeto, pero no sabes el tiempo de caída, ¡también puedes usar esta calculadora para hallarlo!

Puede que ya hayas aprendido la ecuación de la caída libre, pero una cosa es comprender la teoría y otra completamente distinta experimentarla. Hay muchas formas de experimentar la emoción de la caída libre: puedes, por ejemplo, saltar con un paracaídas o probar el puenting.

Técnicamente, un salto de este tipo no cumple todos los requisitos de una caída libre: hay una resistencia sustancial al aire. De hecho, una caída libre real solo es posible en el vacío. No obstante, en la Tierra esto es lo más parecido a la experiencia real 😉

Uno de los ejemplos más extremos de una caída libre casi científicamente correcta es el salto del Dr. Alan Eustace, vicepresidente de conocimiento de Google, en 2014. Eustace saltó desde una altura de 41 425 metros, estableciendo así un nuevo récord de salto en paracaídas.

Sorprendentemente, Eustace rechazó la ayuda de Google para el salto y financió él mismo el proyecto. No fue un proyecto fácil, porque un salto así requería subir en un globo especial y llevar un traje espacial diseñado a medida que le protegiera de los cambios bruscos de temperatura (al fin y al cabo, estaba saltando desde el borde del espacio). La caída en sí duró 15 minutos, y la velocidad máxima superó los 800 kilómetros por hora, ¡mucho más allá de la barrera del sonido!