Calculadora de caída libre: tiempo y velocidad de impacto
Estima duración y velocidad de impacto en una caída vertical con aceleración constante y sin resistencia del aire.
Calcula el tiempo de caída y la velocidad final con altura, velocidad inicial y gravedad.
Resultados
Detalle del cálculo
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¿Cómo funciona esta herramienta?
La caída libre se modela como un movimiento vertical sometido únicamente a una aceleración gravitatoria constante. La herramienta calcula tiempo y velocidad justo antes del impacto.
La distancia cumple h = v₀t + ½gt² y se toma la raíz temporal positiva.
La velocidad final se obtiene con v = v₀ + gt.
La gravedad estándar puede modificarse para otros astros.
La aceleración se considera constante durante toda la caída. La resistencia del aire no se modela, por lo que una pluma o un objeto con paracaídas no seguirá necesariamente esta predicción.
En este formulario, una velocidad inicial positiva apunta hacia abajo. Un lanzamiento vertical hacia arriba requiere otra convención de signos y considerar la fase de subida. Desde el reposo, t = √(2h/g). Con la misma altura, empezar moviéndose hacia abajo reduce el tiempo que falta para llegar al suelo.
La velocidad de impacto calculada no es una fuerza. Para obtener una fuerza harían falta también el tiempo o la distancia de frenado. No se determinan la forma del objeto ni su resistencia aerodinámica. Compara situaciones en las que una aceleración constante sin resistencia del aire sea una aproximación razonable.
Cómo utilizar esta herramienta
Define altura y velocidad inicial
Introduce la distancia vertical al suelo y, si el objeto ya baja, su velocidad inicial. Para un objeto simplemente soltado usa v₀ = 0.
Elige la gravedad
Se propone la gravedad terrestre estándar, pero puedes cambiarla para un ejercicio o para otro astro.
Calcula el tiempo de caída
Se resuelve h = v₀t + ½gt² y se conserva la solución temporal positiva.
Obtén la velocidad de impacto
Con el tiempo calculado, v = v₀ + gt da la velocidad justo antes del impacto en el modelo sin aire.
Conviene saber
La masa no aparece en la caída libre ideal
Sin resistencia del aire, todos los objetos en un mismo lugar tienen la misma aceleración gravitatoria.
El signo depende del eje elegido
Aquí se toma hacia abajo como positivo; con un eje positivo hacia arriba, la aceleración se escribiría −g.
El aire puede cambiar mucho el resultado
Objetos ligeros o con gran superficie pueden alcanzar una velocidad límite y apartarse claramente del modelo.
La velocidad crece linealmente, pero la distancia no
Con aceleración constante, la velocidad aumenta en la misma cantidad cada segundo, mientras que la distancia recorrida contiene un término t². Por eso duplicar el tiempo de caída no duplica simplemente la distancia.
Fórmula
La caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. Tomando hacia abajo como positivo se usan h = v₀t + ½gt² y v = v₀ + gt.
Ecuaciones de caída
h = v₀t + ½gt² ; v = v₀ + gt
El modelo supone aceleración constante y sin rozamiento.
- h
- altura
- v₀
- velocidad inicial hacia abajo
- g
- aceleración gravitatoria
Supone g constante y ausencia de resistencia del aire.
Casos de uso
Ejercicios de cinemática
Comprobar problemas de movimiento vertical separando altura, velocidad inicial, aceleración y tiempo.
Objeto soltado desde el reposo
Con v₀ = 0, estimar tiempo y velocidad final para una altura conocida y comprender directamente el efecto de g.
Lanzamiento hacia abajo
Comparar con una caída desde reposo y ver cómo una velocidad inicial descendente reduce el tiempo y aumenta la velocidad final.
Comparar otros astros
Modificar g para estudiar una misma altura de caída en la Luna, Marte o un caso teórico.
Ejemplos
Caída desde 20 m
Sin resistencia del aire.
Entrada
h = 20 m; v₀ = 0Resultado
t ≈ 2,02 s; v ≈ 19,81 m/sVelocidad inicial
La velocidad inicial acelera la llegada.
Entrada
h = 20 m; v₀ = 5 m/sResultado
Menor tiempoConsejos y buenas prácticas
- Se ignora el rozamiento del aire.
- La velocidad inicial positiva apunta hacia abajo.
- A gran altura g deja de ser estrictamente constante.
- En caídas muy grandes, g constante y ausencia de aire son aproximaciones más débiles.
- La velocidad de impacto no basta para predecir daños reales.
Fuentes y referencias
- OpenStax, 3.5 Free Fall (se abre en una pestaña nueva), University Physics Volume 1Página en inglés
- BIPM, The International System of Units (SI Brochure) (se abre en una pestaña nueva), Bureau international des poids et mesuresPágina en inglés
Preguntas frecuentes
¿Influye la masa?
No en el modelo ideal sin resistencia del aire.
¿Puedo usar velocidad inicial?
Sí.
¿Cuál es g por defecto?
9,80665 m/s².
¿Por qué una pluma cae distinto?
Por la resistencia del aire.
¿Por qué dos masas distintas caen juntas en el vacío?
Porque su aceleración gravitatoria es la misma si no actúan otras fuerzas.
¿Se calcula la velocidad terminal?
No, porque requeriría modelar el rozamiento del aire.
¿Por qué la distancia recorrida aumenta tan rápido?
Porque cada segundo el objeto ya lleva una velocidad mayor y, además, sigue acelerando; matemáticamente aparece el término ½gt².
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