Física básica

Tenemos el siguiente problema:
Dejamos caer desde una altura de 2km dos bolas del mismo diámetro(1cm), pero diferentes materiales. Una de las bolas es de Hierro y la otra es de plomo. La pregunta es la siguiente. ¿Llegaran las dos a la vez al suelo o con la misma velocidad? ¿Se han de tener en cuenta las masas para llegar a una conclusión acertada?

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La velocidad con la que "caen" las cosas al suelo es independiente de su masa. Todas están bajo la misma aceleración. La practica nos dice lo contrario. Esto es, por ejemplo, cuando soltamos una pelota y una hoja de papel, la pelota cae antes que la hoja, esto se debe, a que la hoja posee mayor resistencia al aire, su superficie es mayor y por lo tanto, cae "más lento". Pero si a la misma hoja la arrugamos y hacemos un pelotita con ella, observamos que caen casi al mismo tiempo. Esto demuestra que la atracción de la Tierra sobre los cuerpos es independiente de las masas de los mismo. Si colocamos una pluma y una bola de boliche a la misma altura, es una cámara de vacío, vemos que tocan el suelo al mismo tiempo, esto es, porque la pluma no tiene resistencia del aire, y puede caer libremente.
Las fórmulas de cinemática no incluyen la masa es sus ecuaciones. Por ejemplo, La fórmula para saber la velocidad final de un objeto en caída libre que parte del reposo es:
Vf = g t
Donde g es la aceleración de la gravedad y t es el tiempo que tarda en caer.
Usando las ecuaciones de energía e igualándolas, obtenemos que la energía cinética es:
K = 1/2 m v²
Donde m es la masa y v es la velocidad.
La ecuación de energía potencial gravitatoria es:
U = m g h
Donde m es la masa g es la aceler. De la gravedad y h es la altura inicial donde se encuentra el cuerpo.
Si igualamos QUE = U las masas se simplifican y obtenemos que la velocidad es:
v = ?(2 g h)
Esto significa que la velocidad es independiente de la masa. El hecho de que tengan las mismas dimensiones las bolas del problema, indican que las resistencia del aire es igual en las 2. Sin embargo es probable que no lleguen al mismo tiempo al suelo, debido a que son materiales distintos y los rozamientos con el aire van a ser distintos. Si lo tiras de una altura como por ejemplo, 3 metros, las 2 llegan al mismo tiempo, pero de una altura tan grande como 2 km, el tema cambia. En definitiva, si habría que tener en cuenta la masa, para fines prácticos y también la resistencia del aire.
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Este problema carece de datos y obviamente se necesita conocer la masa de las 2, ya que si no, no podremos completar las fórmulas de Ec y Epg.

Como vemos Ec=m.v2

Y que Ep=m.g.h

Que su suma (falta la E elástica), nos da la E mecánica que se mantiene en el cuerpo todo el tiempo, siendo siempre la misma.

Pero resolviendo las preguntas que hacés:

a)No se sabe ya que falta el dato más importante.

b)Se necesita la masa.

Pero si queremos resolver el problema con otros datos que no incluyan masa tenemos las fórmulas de cinemática, aunque tampoco tenemos los datos de tiempo.

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Caída de una canica y una basboll de un edificio Quien cae más rápido

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