Ciencias naturales básicas

Lanzamiento horizontal. Ejemplos y conceptos clave

Por: Javier Cárdenas

El lanzamiento horizontal es el movimiento de un objeto que se lanza, desde cierta altura, de manera que su velocidad inicial solo tenga componente horizontal. Es decir que, en el momento del lanzamiento, no haya desplazamiento vertical hacia arriba ni hacia abajo. El lanzamiento horizontal se observa, por ejemplo, cuando se lanza un objeto por una ventana o cuando un avión deja caer una bomba

El lanzamiento horizontal o tiro horizontal, está formado por dos movimientos simultáneos y perpendiculares. Uno vertical de caída libre producto de la aceleración de gravedad y uno horizontal, producido por el impulso que recibe el objeto que es lanzado. La figura 1, muestra el experimento realizado por Galileo, quien fue el primero en analizar este fenómeno. Por esta razón, al principio que rige este tipo de movimiento se le llama: “principio de independencia de los movimientos de Galileo”.

Características del lanzamiento horizontal

Un móvil con este tipo de movimiento, describe una curva en forma de parábola debido a la gravedad que la atrae hacia abajo mientras se desplaza horizontalmente. Además, mientras su movimiento vertical tiene características de caída libre, su movimiento horizontal transcurre con velocidad contante (la misma velocidad de lanzamiento). Por otro lado, su altura máxima corresponde a la altura de lanzamiento y su alcance, es la distancia que recorre horizontalmente antes de tocar el suelo.

Esquema de lanzamiento horizontal
Figura 1.

Fórmulas

Para resolver ejercicios de lanzamiento horizontal, se usan las fórmulas de caída libre, para el desplazamiento vertical:

\[g={V_{fy}-V_{oy}\over t}\]
\[h=V_{oy}t+{gt^2\over2}\]
\[V^{2}_{fy}=V^{2}_{oy}+2gh\]

Donde h es altura; g es aceleración de gravedad; t es el tiempo; voy es velocidad inicial en y; vfy es velocidad final en y. Del mismo modo, recordar que la aceleración de gravedad es 9.8m/s2.

Además, se debe tener en cuenta que la velocidad horizontal vox es constante.

\[V_{ox}={x\over t}\]

finalmente, recordar que los componentes de la velocidad inicial son:

vox = vocosθ
voy = vosenθ

Lanzamiento horizontal. Ejercicio resuelto

Una máquina lanzadora de bolas de beisbol, lanza horizontalmente una bola con velocidad de 20m/s, si cae al suelo después de 2 segundos:

  1. ¿A que altura está el cañón de la máquina?
  2. ¿A qué distancia de la máquina cae la bola?

Solución

Primero debemos calcular la velocidad inicial en x y en y. Sabemos que la velocidad inicial es 20m/s y además, que el ángulo de lanzamiento es cero por ser horizontal y por lo tanto, cos0° es 1 y el seno de 0° es cero. entonces:

vox = vocosθ
vox = 20cos0° = 20m/s

Además,

voy = vosenθ
voy = 20sen0° = 0m/s

Ahora, podemos responder la primera pregunta, aplicando la fórmula la la altura que se escribió más arriba.

\[h=V_{oy}t+{gt^2\over2}\]
\[h=0\times2+{9,8\times2^2\over2}=19,6m\]

El cañón de la máquina lanzadora está a 19.6 metros de altura.

Finalmente, podemos responder la segunda pregunta, utilizando la fórmula de la velocidad horizontal. La distancia pedida se llama alcance y se representa con x.

\[V_{ox}={x\over t}\]
\[x=v_{ox}t\]

x = 20 × 2 = 40m

La bola cae a 40 metros de distancia.

Taller de lectura

  1. ¿Qué es el movimiento horizontal?
  2. ¿Con qué otros nombres se conoce el lanzamiento horizontal?
  3. Copie la figura 1, con su descripción.
  4. Escriba las 3 fórmulas de caída libre y además, el significado de las variables h, g, t, voy y vfy.
  5. Escriba la fórmula de la velocidad horizontal vox y las fórmulas de los componentes de la velocidad inicial.
  6. Copie el ejercicio, con el enunciado y el procedimiento.