Imagen: Galileo demostrando la ley de la caída de los cuerpos a Don Giovanni de Medici.
Esta ecuación establece que la velocidad de un objeto en caída libre aumenta constantemente a razón de 9,81 m/s². En otras palabras, después de un segundo el objeto tendrá una velocidad de 9,81 m/s, después de dos segundos tendrá una velocidad de 19,62 m/s, y así sucesivamente. Esto significa que un objeto pesado y un objeto liviano que se dejan caer simultáneamente desde la misma altura tendrán exactamente la misma velocidad en cada instante durante su caída.
- v es la velocidad en metros por segundo
- g es la aceleración de la gravedad en metros por segundo cuadrado, que es de unos 9,81 m/s² en la Tierra
- t es el tiempo en segundos
Una caída libre es el movimiento, en el vacío, de un objeto sujeto únicamente a la gravedad.
En cuanto a la masa del objeto, no aparece en esta ecuación específica de velocidad de caída libre.
La masa no afecta la velocidad de un objeto en caída libre en un campo gravitatorio uniforme.
Si en un tiempo dado un cierto peso recorre cierto espacio, ese otro peso podrá recorrer ese espacio en menos tiempo, y los tiempos serán inversamente proporcionales a los pesos. Por ejemplo, si la mitad del peso recorre ese espacio en un tiempo determinado, el doble de ese peso recorre el mismo espacio en la mitad de ese tiempo".
Aristóteles (384-322 a. C.), Tratado del cielo (traducción de Jules Barthélemy Saint-Hilaire).
Nadie contradecirá la palabra del maestro y esta afirmación permanecerá sorprendentemente falsa durante casi 2000 años. De hecho, Aristóteles dice que la velocidad de la caída es proporcional a la masa. En otras palabras, si un yunque de 27 kg cae al mismo tiempo que una pelota de ping pong de 2,7 g, el yunque cae 10.000 veces más rápido, ¡que no es lo que observamos!
Galileo (1564-1642) tendrá una idea genial para comprobar la ley de la caída de los cuerpos. Experimentará con el enunciado de Aristóteles con un plano inclinado.
La ley de Galileo de la caída libre de los cuerpos se estableció por primera vez en 1604. Esta ley se considera la primera ley de la física moderna.
La ley de la caída de los cuerpos, o el principio de equivalencia de la caída libre, establece que en un campo gravitatorio uniforme (como el que se encuentra cerca de la superficie terrestre), todos los objetos, independientemente de su masa, caen a la misma velocidad, siempre que los efectos de se desprecia la resistencia del aire.
En otras palabras, si dejas caer dos objetos diferentes desde la misma altura al mismo tiempo, golpearán el suelo al mismo tiempo, independientemente de su masa. La diferencia en su peso no juega ningún papel en su velocidad de caída, aunque su fuerza de impacto con el suelo difiere debido a su diferente masa.
Galileo fue el primero en observar y demostrar empíricamente esta ley. Sin embargo, es importante señalar que la comprensión moderna de esta ley se ha desarrollado a través del trabajo posterior de Isaac Newton y la teoría de la gravedad que estableció. Según la teoría de la gravedad de Newton, todos los objetos experimentan una fuerza gravitatoria proporcional a su masa, la famosa fórmula F=m⋅a. Sin embargo, esta fuerza también es compensada por la masa del objeto, por lo que la aceleración debida a la gravedad (a) es la misma para todos los objetos en un campo gravitatorio dado.
En resumen, en el vacío todos los objetos caen libremente con la misma aceleración (g), independientemente de su masa. La inercia no afecta la aceleración de los objetos en caída libre en un campo gravitatorio uniforme. Todos los objetos, ya sean ligeros o pesados, están sujetos a la misma aceleración gravitatoria aproximadamente igual a 9,81 m/s² en la superficie de la Tierra.
Teoría del muro de Planck