Calculadora de caída libre

¿Qué es la caída libre?

La caída libre es el movimiento de un objeto que se suelta desde el reposo bajo la acción exclusiva de la gravedad. Al despreciar la resistencia del aire, todos los objetos aceleran igual, cualquiera que sea su masa: g = 9,81 m/s².

Fórmulas

• Altura de caída: h = ½ × g × t²
• Rapidez: v = g × t
• Rapidez a partir de la altura: v = √(2 × g × h)
• Tiempo a partir de la altura: t = √(2 × h / g)

La masa no aparece en las fórmulas. En el vacío, un martillo y una pluma llegan juntos al suelo.

Ejemplo

Un objeto soltado desde 20 metros llega al suelo en t = √(2 × 20 / 9,80665) = 2,02 segundos. Su rapidez de impacto es v = √(2 × 9,80665 × 20) = 19,8 m/s, unos 71 km/h.

Límites

El cálculo ignora la resistencia del aire. Para caídas cortas y objetos densos (una piedra o una esfera de acero), el resultado se aproxima mucho a la realidad. Para papel, plumas o paracaídas, y para caídas de más de unas pocas decenas de metros, la rapidez real es menor. La herramienta no calcula la fuerza de impacto, que depende de la distancia de frenado.

Cálculo desde el tiempo y comprobación inversa

Para un ejemplo resoluble a mano, elige una aceleración introducida por el usuario de 10 m/s² y un tiempo de caída de 4 s. Con velocidad inicial nula, la altura es h = 10 × 4² / 2 = 80 m y la rapidez final es v = 10 × 4 = 40 m/s. La aceleración se elige para el ejemplo, no es una medición de un lugar concreto. Introduce 80 m y la misma aceleración en el cálculo desde la altura para recuperar 4 s. Así compruebas la relación cuadrática entre tiempo y altura.

El tiempo debe comenzar al soltar el objeto. Incluir el tiempo de reacción del observador o la propagación del sonido describe otro problema. Usa como altura el desplazamiento vertical del objeto respecto al suelo, no la trayectoria total de un movimiento oblicuo. Un objeto lanzado hacia arriba o abajo no cumple la hipótesis de velocidad inicial nula. Al comparar con un experimento, considera conjuntamente resistencia del aire, altura medida y cronometraje. Es el resultado del modelo de aceleración constante elegido.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el tiempo de caída a partir de la altura?

Un objeto de ejemplo soltado desde el reposo a 30 m de altura llega al suelo en 2,474 segundos con aceleración de la gravedad constante de 9,80665 m/s². La ecuación del tiempo de caída libre desprecia la resistencia del aire, por lo que no describe objetos con gran resistencia aerodinámica, como paracaídas, ni determina la fuerza de impacto.

Calcular con estos valores