b) Un objeto se deja caer desde una altura de 100 metros. Calcula el tiempo que tarda en llegar al suelo y su velocidad justo antes de tocar el suelo.
Para resolver este problema, utilizamos las ecuaciones del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) bajo la influencia de la gravedad.
1. **Cálculo del tiempo de caída**:
La ecuación que relaciona la altura \( h \), la aceleración debida a la gravedad \( g \), y el tiempo \( t \) es:
\[
h = \frac{1}{2} g t^2
\]
Donde:
- \( h = 100 \) metros
- \( g \approx 9.81 \, \text{m/s}^2 \) (aceleración debida a la gravedad)
Sustituyendo los valores, tenemos:
\[
100 = \frac{1}{2} \cdot 9.81 \cdot t^2
\]
Multiplicando ambos lados por 2:
\[
200 = 9.81 \cdot t^2
\]
Despejando \( t^2 \):
\[
t^2 = \frac{200}{9.81} \approx 20.387
\]
Finalmente, tomando la raíz cuadrada para calcular \( t \):
\[
t \approx \sqrt{20.387} \approx 4.51 \, \text{segundos}
\]
2. **Cálculo de la velocidad justo antes de tocar el suelo**:
Utilizamos la siguiente ecuación de la velocidad final \( v \):
\[
v = g \cdot t
\]
Sustituyendo los valores:
\[
v = 9.81 \cdot 4.51 \approx 44.24 \, \text{m/s}
\]
**Resultados finales**:
- El tiempo que tarda en llegar al suelo es aproximadamente \( 4.51 \) segundos.
- La velocidad justo antes de tocar el suelo es aproximadamente \( 44.24 \, \text{m/s} \).