Objetos en caída libre

Mi maestra y yo estamos en medio de una discusión porque ella dice que si dejaras caer dos objetos al mismo tiempo y a la misma altura, pero con diferentes velocidades iniciales, ambos tocarían el suelo al mismo tiempo. También dijo que esto fue probado por el experimento no registrado de Galileo cuando dejó caer dos objetos desde la Torre Inclinada de Pisa. Así que le dije que tenía razón, que caerían al mismo tiempo solo si ambas velocidades iniciales hubieran sido las mismas, y que el experimento de Galileo era principalmente para probar que la masa no tiene nada que ver con el tiempo registrado en dos objetos que caen desde el misma altura.

¿Podría ayudarme usando física 'pura' para demostrar que mi maestro está equivocado? Ya he buscado en internet, pero no he encontrado algo que la convenza porque es lo que ya le he explicado, pero ella está en negación y estoy pensando que simplemente no quiere aceptar que está equivocada.

Suponga que no hay resistencia al arrastre/aire.

Compra un viaje a Pisa con tu profesor. Párese junto a ella debajo de la torre y pídale a alguien en la parte superior que le arroje una piedra y le dispare con un arma. Le dispararán, pero antes de que la roca te golpee, te irás. Sobrevivirás y también te desharás de tu maestro equivocado.
@LubošMotl Si se tratara de un profesor de física, este es, con mucho, el mejor enfoque. Pero, que tiren una bala, en lugar de una piedra, solo para tener una comparación justa :)
Pregúntele si alguna vez ha oído hablar de la velocidad circular o de escape y de los satélites que nunca regresan al suelo (despreciando la resistencia del aire, como hicieron ustedes)
Escuelas tontas que dejan que los estudiantes de historia enseñen física. ¿Cuándo aprenderán?

Respuestas (3)

Si estamos tirando dos objetos directamente al suelo tienes razón. Así que de nuestras ecuaciones cinemáticas:

V F = V i + a t

Le preguntaría a tu maestro. ¿Qué le sucede a la V F si V i = 0 ? Luego síguelo con lo que sería V F ser si V i era muy grande?

La velocidad inicial SÍ tiene un efecto aquí.

SIN EMBARGO: ¡Asegúrese de no estar malinterpretando la pregunta! Si lanzas dos objetos en algo que es una especie de arco parabólico (es decir, un proyectil) y los lanzas al mismo tiempo, el tiempo que tardaría cada uno en tocar el suelo sería EL MISMO.

¡Esto se debe a que en su punto máximo los objetos solo tienen una cosa que los acelera (la gravedad) y porque en su punto máximo su V = 0! ¡Esto es muy poco intuitivo y deberías considerar explorarlo!

Entonces, si tiro dos bolas horizontalmente desde un edificio al mismo tiempo, una con V y la segunda con V/2, ¿caerían al mismo tiempo?
@JersonZuleta ¡Sí! Encuentre un lugar seguro y realice un experimento similar usted mismo. Lanza un objeto tan cerca de la horizontal como puedas y simplemente deja caer otro objeto desde la misma altura al mismo tiempo.

La mejor manera de probar que algo está mal es realizando un experimento simple, dando un contraejemplo. Tome dos objetos idénticos (pelotas, bolígrafos, libros). Lanza uno de los objetos hacia arriba y el otro objeto hacia abajo, para que tengan diferentes velocidades iniciales. En el momento en que los sueltas, están en caída libre. Estoy bastante convencido de que el último será uno de los primeros en el suelo.

Una cosa para recordar es que la velocidad horizontal no tiene nada que ver con el tiempo en llegar al suelo. Si una bola cae hacia abajo y la otra se lanza horizontalmente (con un componente vertical cero), seguirán golpeando el suelo simultáneamente. La pelota lanzada simplemente caerá más lejos del edificio. Sospecho que eso es lo que quiso decir el maestro con las "diferentes velocidades".

Por supuesto, esto es sólo una aproximación. Como la tierra no es plana, la pelota lanzada horizontalmente tocará el suelo un poquito más tarde que la vertical. Si la velocidad horizontal es de 7 km/s o más, la pelota no tocará el suelo en absoluto. Caerá alrededor de la tierra, que es otra forma de decir que estará en órbita. Y, a más de 11 km/s, la pelota dejará la tierra para siempre. E incluso esto no es del todo correcto: a menos que no haya fricción de aire, a 7 km/s la bola se quemaría...

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