Tiro vertical

En este artículo se explica qué es el tiro vertical en física. Así pues, encontrarás las características del tiro vertical, los tipos de tiros verticales, sus ecuaciones y un ejemplo resuelto paso a paso.

¿Qué es el tiro vertical?

El tiro vertical es un movimiento provocado por el lanzamiento de un cuerpo de manera vertical. Es decir, en física el tiro vertical es un movimiento en el que el cuerpo solamente se mueve verticalmente, ya sea lanzando un cuerpo hacia arriba (tiro vertical ascendente) o hacia abajo (tiro vertical descendente).

Por ejemplo, el lanzamiento vertical de una pelota hacia arriba es un tiro vertical. La pelota primero irá verticalmente hacia arriba gracias a la fuerza aplicada sobre ella y, posteriormente, la pelota bajará verticalmente hacia abajo hasta tocar el suelo debido a la gravedad.

Características del tiro vertical

Ahora que ya sabemos la definición del tiro vertical en física, vamos a ver cuáles son las características de este tipo de movimiento para entender mejor el concepto.

  • La principal característica del tiro vertical es que la trayectoria del cuerpo es totalmente vertical. De manera que el cuerpo que realiza el tiro vertical se mueve por una línea recta vertical.
  • Otra característica del tiro vertical es que se neglige el rozamiento con el aire. Así pues, en física, en un tiro vertical se desprecia cualquier tipo de fricción u obstáculo que pueda haber en la trayectoria del movimiento.
  • Por lo tanto, en un tiro vertical solo afecta sobre el movimiento del cuerpo móvil la gravedad. O dicho con otras palabras, la única fuerza que actúa sobre el cuerpo es la fuerza de la gravedad.
  • Así pues, el tiro vertical es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también llamado movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV).

Tipos de tiro vertical

Hay dos tipos de tiro vertical:

  • Tiro vertical ascendente: tiro vertical en el que se lanza el cuerpo hacia arriba y este luego baja. Por ejemplo: el lanzamiento vertical de una pelota hacia arriba.
  • Tiro vertical descendente: tiro vertical en el que se lanza el cuerpo hacia abajo, por lo tanto, el cuerpo no sube en ningún momento sino que baja hasta llegar al suelo. Por ejemplo: el lanzamiento vertical de un objeto contra el suelo.
tiro vertical ascendente
tiro vertical descendente

Fíjate que el tiro vertical puede empezar en el suelo o, como en los ejemplos anteriores, en una altura diferente del suelo.

Fórmulas del tiro vertical

A continuación se muestran cuáles son las fórmulas (o ecuaciones) del tiro vertical. Así pues, estas fórmulas te resultarán útiles para resolver problemas del tiro vertical.

Posición

Un cuerpo que realiza un tiro vertical está describiendo un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA). Por lo tanto, la fórmula que nos permitirá calcular la posición vertical de un cuerpo en un lanzamiento vertical se deduce de la fórmula de la posición de un MRUA:

y=H+v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2

Donde:

  • y es la altura a la que se encuentra el cuerpo que realiza el tiro vertical.
  • H es la altura desde la que se lanza el cuerpo.
  • v_0 es la velocidad inicial del cuerpo.
  • t es el instante de tiempo en el que se calcula la posición del cuerpo.
  • t_0 es el instante de tiempo inicial.
  • g es la aceleración de la gravedad, cuyo valor en la Tierra es 9,81 m/s2.

Nota: ten presente que el origen de coordenadas de este sistema de referencia es el suelo. De modo que el cuerpo chocará contra el suelo en la posición y=0, asimismo, si es un tiro vertical ascendente la velocidad inicial será positiva (el cuerpo va hacia arriba), pero si es un tiro vertical descendente la velocidad inicial será negativa (el cuerpo va hacia abajo).

Velocidad

En un lanzamiento vertical no hay rozamiento, por lo que el cuerpo móvil describe un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y, en consecuencia, la fórmula que nos permitirá hallar la velocidad en cualquier instante de tiempo es la siguiente:

v=v_0-g\cdot (t-t_0)

Donde:

  • v es la velocidad del cuerpo en un instante de tiempo determinado.
  • v_0 es la velocidad inicial del cuerpo.
  • g es la aceleración de la gravedad, cuyo valor en la Tierra es 9,81 m/s2.
  • t es el instante de tiempo en el que se calcula la velocidad del cuerpo.
  • t_0 es el instante de tiempo inicial.

Nota: ten en cuenta que cuando el cuerpo está subiendo la velocidad tiene signo positivo, mientras que cuando el cuerpo está bajando la velocidad tiene signo negativo. Por lo tanto, en un tiro vertical ascendente la velocidad inicial será positiva, en cambio, en un tiro vertical descendente la velocidad inicial será descendente.

Aceleración

En un tiro vertical se desprecia cualquier tipo rozamiento, por lo tanto, la única fuerza que interviene es la fuerza gravitatoria. En consecuencia, la aceleración del cuerpo es constante en toda la trayectoria y su valor es el de la gravedad.

a=-g

Donde:

  • a es la aceleración del cuerpo.
  • g es la aceleración de la gravedad, cuyo valor en la Tierra es 9,81 m/s2.

Tiempo de vuelo

El tiempo de vuelo es el tiempo que tarda el cuerpo que realiza el tiro vertical en tocar el suelo. Es decir, el tiempo de vuelo es el tiempo que transcurre desde que el cuerpo empieza el lanzamiento vertical hasta que toca el suelo.

Cuando el cuerpo toque el suelo, su posición vertical será nula. De modo que para calcular el tiempo de vuelo se debe igualar a cero la ecuación de la posición del tiro vertical y, luego, despejar el tiempo de la ecuación.

y=0 \quad \color{orange}\bm{\longrightarrow}\color{black}\quad t_{vuelo}

Altura máxima

Si es un tiro vertical descendente, lógicamente, la altura máxima será la altura inicial. No obstante, en un tiro vertical ascendente, la altura máxima se consigue cuando la velocidad del cuerpo es nula.

Así pues, para determinar la altura máxima en un tiro vertical ascendente se debe igualar a cero la velocidad, de ahí encontraremos el instante en el que se consigue la altura máxima y, entonces, sustituimos el instante de tiempo calculado en la ecuación de la posición.

v=0 \quad \color{orange}\bm{\longrightarrow}\color{black}\quad t_{y_{m\'ax}}\quad \color{orange}\bm{\longrightarrow}\color{black}\quad y_{m\'ax}

Resumen de las fórmulas del tiro vertical

Seguidamente te dejamos una tabla con todas las fórmulas del tiro vertical a modo de resumen:

fórmulas del tiro vertical, ecuaciones del tiro vertical

Ejercicio resuelto del tiro vertical

  • Desde una altura de 7 m, se lanza verticalmente hacia arriba un objeto con una velocidad inicial de 12 m/s, de manera que el cuerpo describe un tiro vertical ascendente. ¿Cuál es la altura máxima a la que llega el cuerpo? Aproxima el valor de la gravedad a 10 m/s2.

Al ser un tiro vertical ascendente, la altura máxima se logrará cuando la velocidad sea nula. Así pues, podemos hallar el tiempo en el que se produce la altura máxima igualando a cero la ecuación de la velocidad:

\begin{array}{c} v=v_0-g\cdot (t-t_0)\\[2ex]0=12-10\cdot (t-0)\\[2ex]0=12-10t\\[2ex]10t=12\\[2ex]t=\cfrac{12}{10}\\[2ex]t=1,2 \ s\end{array}

Y una vez conocemos el tiempo en el que se logra la altura máxima, simplemente tenemos que sustituir ese instante de tiempo en la ecuación de la posición del tiro vertical:

\begin{aligned}y&=H+v_0\cdot (t-t_0)-\cfrac{1}{2}\cdot g \cdot (t-t_0)^2\\[2ex]y&=7+12\cdot (1,2-0)-\cfrac{1}{2}\cdot 10 \cdot (1,2-0)^2 \\[2ex]y&=14,2 \ m\end{aligned}

Tiro vertical y caída libre

Para terminar, vamos a ver cuál es la diferencia entre el tiro vertical y la caída libre, ya que son dos tipos de movimientos muy parecidos.

En física, la caída libre es un movimiento que consiste en dejar caer un cuerpo desde una altura sin aplicar ninguna fuerza. De manera que el cuerpo baja verticalmente en línea recta por efecto de la gravedad, despreciando así la fricción con el aire.

La diferencia entre el tiro vertical y la caída libre es que en el tiro vertical el cuerpo tiene una velocidad inicial, en cambio, en la caída libre generalmente no hay velocidad inicial.

Además, en un tiro vertical el cuerpo puede ir hacia arriba, mientras que en la caída libre el cuerpo siempre va hacia abajo.

2 comentarios en “Tiro vertical”

    1. Ingenierizando

      ¡Muchísimas gracias Jhohn! Siempre intento escribir bien para que se entienda mejor. ?

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