Question

Se deja caer un objeto desde lo alto de un edificio, calcule su altura y velocidad de impacto si tarda en llegar al suelo 4 segundos.​

Answer 1

Para un valor de gravedad de 9.8 m/s²

a) La altura del edificio es de 78.40 metros

b) La velocidad con que el objeto llega al suelo es de 39.2 metros por segundo

Para un valor de gravedad de 10 m/s²

a) La altura dl edificio es de 80 metros

b) La velocidad con que el objeto llega al suelo es de 40 metros por segundo

Se trata de un problema de caída libre

En la caída libre un objeto cae verticalmente desde cierta altura H

Se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) o movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) en el que la aceleración coincide con el valor de la gravedad. Con aceleración constante hacia abajo, debida al efecto de la gravedad

Donde la velocidad cambia continuamente, dado que el proyectil acelera en su descenso. Y se constata que el cambio de velocidad es el mismo en cada intervalo de tiempo, por ser la aceleración constante

Estableciendo un sistema de referencia donde el eje de coordenadas es vertical, dado que el cuerpo siempre se encuentra sobre el eje Y

Donde no presenta el proyectil velocidad inicial  $(\bold { V_{y} = 0 ) }$ dado que parte del reposo, luego esa velocidad se va incrementando a medida que el proyectil desciende.

Inicialmente su posición es   $\bold {y_{0} = H }$

Las ecuaciones son

$\boxed {\bold { y ={y_{0} +V_{0y} \ . \ t + \frac{1}{2} \ . \ a_{y} \ . \ t^{2} }}}$

$\boxed {\bold { {V_{y} =V_{0y} +a_{y} \ . \ t }}}$

Dado que

$\boxed {\bold { y_{0}= H }}$

$\boxed {\bold { a_{y}= g }}$

Podemos reescribir como:

Posición

$\boxed {\bold { y ={H + \frac{1}{2} \ . \ g \ . \ t^{2} }}}$

Velocidad

$\boxed {\bold { {V_{y} =g . \ t }}}$

$\textsf{Donde } \ \ \ \bold a_{y} =g$

Solución

1 - Para g = 9.8 m/seg²  

a) Hallamos la altura del edificio

Como en el eje Y se tiene un MRUV empleamos la siguiente ecuación:

$\boxed {\bold { y =H - \frac{1}{2} \ . \ g \ . \ t^{2} }}$

$\bold{y=0}$

$\boxed {\bold { 0=H - \frac{1}{2} \ . \ g \ . \ t^{2} }}$

$\large\boxed {\bold { H = \frac{ g \ . \ t^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 9.8 \ \frac{m}{s^{2} } \ . \ (4 \ s)^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 9.8 \ \frac{m}{\not s^{2} } \ . \ 16 \not s^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 9.8 \ . \ 16 \ }{2} metros }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 156.8 \ }{2} \ metros }}$

$\large\boxed {\bold { H = 78.40 \ metros }}$

La altura del edificio es de 78.40 metros

b) Hallamos la velocidad con que el objeto llega al suelo

Tomamos el tiempo de 4 segundos

$\boxed {\bold { {V_{y} =g . \ t }}}$

$\boxed {\bold { {V_{y} =9.8 \ \frac{m}{s^{\not2} } \ . \ 4 \not s }}}$

$\large\boxed {\bold { {V_{y} =39.2 \ \frac{m}{s} }}}$

La velocidad con que el objeto llega al suelo es de 39.2 metros por segundo

2 - Para g = 10 m/seg²  

a) Hallamos la altura del edificio

Como en el eje Y se tiene un MRUV empleamos la siguiente ecuación:

$\boxed {\bold { y =H - \frac{1}{2} \ . \ g \ . \ t^{2} }}$

$\bold{y=0}$

$\boxed {\bold { 0=H - \frac{1}{2} \ . \ g \ . \ t^{2} }}$

$\large\boxed {\bold { H = \frac{ g \ . \ t^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 10 \ \frac{m}{s^{2} } \ . \ (4 \ s)^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 10 \ \frac{m}{\not s^{2} } \ . \ 16 \not s^{2} }{2} }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 10 \ . \ 16 }{2} \ metros }}$

$\boxed {\bold { H = \frac{ 160 }{2} \ metros }}$

$\large\boxed {\bold { H = 80 \ metros }}$

La altura del edificio es de 80 metros

b) Hallamos la velocidad con que el objeto llega al suelo

Tomamos el tiempo de 4 segundos

$\boxed {\bold { {V_{y} =g . \ t }}}$

$\boxed {\bold { {V_{y} =10 \ \frac{m}{s^{\not2} } \ . \ 4 \not s }}}$

$\large\boxed {\bold { {V_{y} =40 \ \frac{m}{s} }}}$

La velocidad con que el objeto llega al suelo es de 40 metros por segundo