La caída libre.
La caída libre es un fenómeno relacionado con la aceleración, fue un problema importante desde la antigüedad y su comprensión ha evolucionado a lo largo de la historia. Los cimientos de su explicación tal cual como se entiende hoy día fueron establecidos por Galileo Galilei (1564-1642), afirmando para la posteridad que para pequeñas alturas, todos los cuerpos caen en la Tierra con la misma aceleración si se ignora la resistencia del aire.

Historia del Ascensor
A pesar de que las grúas y ascensores primitivos, accionados con energía humana y animal o con norias de agua, estaban en uso ya en el siglo III a.C., el ascensor moderno es en gran parte un producto del siglo XIX. La mayoría de los elevadores del siglo XIX eran accionados por una máquina de vapor, ya fuera directamente o a través de algún tipo de tracción hidráulica.

En el precursor del ascensor de tracción moderno las cuerdas de elevación pasaban a través de una rueda dirigida por correas, o polea, para hacer contrapeso en las guías. La fuerza descendente que ejercen los dos pesos sostenía la cuerda estirada contra su polea, creando la suficiente fricción adhesiva o tracción entre las dos como para que la polea siguiera tirando de la cuerda.

En 1853 el inventor y fabricante estadounidense Elisha Otis exhibió un ascensor equipado con un dispositivo (llamado seguro) para parar la caída de la cabina si la cuerda de izado se rompía. En ese caso, un resorte haría funcionar dos trinquetes sobre la cabina, forzándolos a engancharse a los soportes de los lados del hueco, así como al soporte de la cabina.

Esta invención impulsó la construcción de ascensores. El primer ascensor o elevador de pasajeros se instaló en Estados Unidos, en un comercio de Nueva York. En la década de 1870, se introdujo el ascensor hidráulico de engranajes de cable.

En 1880 el inventor alemán Werner von Siemens introdujo el motor eléctrico en la construcción de elevadores. En su invento, la cabina, que sostenía el motor debajo, subía por el hueco mediante engranajes de piñones giratorios que accionaban los soportes en los lados del hueco.

En 1887 se construyó un ascensor eléctrico, que funcionaba con un motor eléctrico que hacía girar un tambor giratorio en el que se enrollaba la cuerda de izado. En los siguientes doce años empezaron a ser de uso general los elevadores eléctricos con engranaje de tornillo sin fin, que conectaba el motor con el tambor, excepto en el caso de edificios altos. Los ascensores eléctricos se usan hoy en todo tipo de edificios.

El World Trade Center en Nueva York (EEUU), con sus dos torres de 110 pisos, tenía 244 ascensores o elevadores con capacidades de hasta 4.536 kg y velocidades de hasta 488 m/min. El edificio Sears-Roebuck en Chicago, de 110 pisos, tiene 109 ascensores con velocidades de hasta 549 m/min

La aceleración y la caída de los cuerpos en la Tierra
Concepto de aceleración . Se sabe que la función del acelerador de un vehículo es cambiar la rapidez del mismo, ya sea aumentándola al presionarlo o disminuyéndola al soltarlo; en cada caso la aceleración es percibida por las personas que van dentro del vehículo de manera diferente.

Si se incrementa la rapidez, las personas que van dentro del auto son empujados hacia atrás recostándose sobre el espaldar del asiento; si por el contrario, se pisa el freno o se desacelera, las personas se van hacia delante. Otro caso de la vida cotidiana donde se percibe la aceleración, ocurre cuando un vehículo, moviéndose con rapidez constante, gira para doblar en una esquina, las personas que se encuentran en su interior experimentan movimientos hacia los lados, generalmente en sentido contrario al giro del carro. En el primer caso la aceleración se debe al cambio en la rapidez, mientras que en el segundo la aceleración tiene que ver con el cambio de la dirección del movimiento.

En Física se dice que un cuerpo está acelerado cuando su velocidad cambia en el transcurso del tiempo, en el entendido que la velocidad es un concepto caracterizado, no solamente por su magnitud, sino también por su dirección; un cambio en cualquiera de estos dos aspectos produce aceleración, ya sea por separado o juntos.

Definición de Aceleración en el movimiento unidimensional. Si llamamos a a la aceleración entonces: donde V2 y V1 son las velocidades instantáneas en dos instantes de tiempo diferentes, t2 y t1

La caída de los cuerpos en la Tierra.
Un caso notable de movimiento acelerado en una dimensión es la caída de los cuerpos en la Tierra. El traslado de los cuerpos materiales cerca de la superficie de la Tierra requiere de un esfuerzo por parte del hombre para vencer la acción que ella ejerce sobre cualesquiera objetos que se muevan sobre el planeta. Esta acción hala los cuerpos hacia abajo haciéndolos caer con una velocidad variable y según sea el caso, cada cuerpo cae de manera diferente según su peso, su tamaño y su forma, una pequeña hoja de un árbol cae lentamente, mientras que una piedra o una naranja lo hacen más rápido.

En apariencia pareciera que los cuerpos livianos cayesen menos rápido o con una aceleración menor que los más pesados, sin embargo esta afirmación fue motivo de controversia en la Física durante mucho tiempo y fue brillantemente aclarada por Galileo.

 

Si se considera el roce con el aire, la caída de los cuerpos en la Tierra es un problema un poco más complejo. En una primera aproximación, es el resultado de la acción de dos fuerzas: una de ellas es la acción propiamente de la Tierra, llamada fuerza de Gravedad o peso, y la otra es la acción que ejerce el roce con el aire en sentido contrario al desplazamiento del objeto.

Cuando un cuerpo cae, la acción del aire depende de la rapidez instantánea que tenga el objeto: a una mayor rapidez de caída habrá una mayor acción del aire en sentido contrario a la caída; la acción de la Tierra es contrarrestada en forma creciente por la acción del aire, el cuerpo cae hasta que ambas acciones se equilibran y cuando ello ocurre (si llega a ocurrir durante la caída) el cuerpo continúa descendiendo con velocidad constante hasta el final de su viaje.

Se puede entender ahora por qué un cuerpo liviano, como la hoja de un cuaderno, cae más lentamente que el cuaderno mismo. Cuando se les suelta con toda su superficie expuesta frontalmente al roce con el aire: la hoja, más liviana que el cuaderno, rápidamente alcanza una velocidad tal, que la fuerza del roce con el aire logra equilibrar al peso y a partir de allí desciende lentamente; el libro en cambio, debido a su peso mayor, deberá alcanzar velocidades más altas que la hoja antes de lograr el equilibrio entre la fuerza de roce y su peso.

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