La Velocidad Vertical en Proyectiles se refiere a la componente de la velocidad de un proyectil que actúa perpendicularmente a la superficie de la Tierra.
En otras palabras, es la velocidad con la que el proyectil se desplaza hacia arriba o hacia abajo durante su trayectoria.
Un proyectil, se define como cualquier objeto lanzado con una velocidad inicial, quedando luego sujeto exclusivamente a la acción de la gravedad.
El movimiento de proyectiles, también conocido como tiro parabólico, es un tipo específico de movimiento en dos dimensiones bajo la acción exclusiva de la gravedad, sin considerar la resistencia del aire.
En este tipo de movimiento, un objeto es lanzado con una velocidad inicial y un ángulo de inclinación y sigue una trayectoria parabólica debido a la constante aceleración de la gravedad.
Análisis del Movimiento del Proyectil
En el análisis de este movimiento, se destacan dos componentes de la velocidad: la dirección horizontal (X) y en dirección vertical (Y).
Es fundamental recordar que los movimientos en ejes perpendiculares son independientes y, por ende, se pueden analizar por separado.
Al descomponer el movimiento en componentes horizontal y vertical, se obtiene una comprensión más profunda de cómo se desplazan en el espacio, proporcionando información valiosa para diversas aplicaciones prácticas.
- El movimiento horizontal es un movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y hace que el proyectil se desplace hacia adelante.
La velocidad en (x) es siempre la misma por tratarse de un MRU.
- En el componente vertical, el proyectil experimenta un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado por la intervención de la gravedad
La velocidad en el componente vertical (y) varía en cada instante de tiempo, de acuerdo a las leyes de la cinemática del MRUA.
Velocidad Vertical: Componentes y Características
En la dirección vertical, el proyectil experimenta una atracción hacia abajo debido a la aceleración de la gravedad.
Por lo tanto, la velocidad vertical cambia con el tiempo, desacelerando al ascender y acelerando al descender.
Partiendo de estas premisas, se tiene que la velocidad en el movimiento vertical tiene dos componentes:
- Movimiento Ascendente: Durante esta fase, el proyectil se desplaza hacia arriba, en contra de la gravedad. La velocidad vertical disminuye hasta ser igual a cero (Vy=0) en el punto más alto de la trayectoria.
- Movimiento Descendente: Después de alcanzar la altura máxima, el proyectil comienza a descender. Durante esta fase, la velocidad vertical aumenta debido a la aceleración gravitatoria.
En la figura a continuación, se observa estos dos movimientos en el eje vertical. Los vectores muestran la dirección de la velocidad del proyectil en ascenso y descenso.
Otros factores que influyen en el movimiento vertical del proyectil son:
- Velocidad inicial: Cuanta mayor sea la velocidad inicial vertical, mayor será la altura máxima. Esta velocidad es vectorial con un componente horizontal y otro vertical, por lo que se puede descomponer en (V0x) y (V0y).
- Ángulo de Lanzamiento: Un ángulo de lanzamiento más cercano a la vertical resultará en un mayor tiempo de vuelo y, por ende, en una mayor altura máxima. El ángulo permite describir las componentes de la velocidad inicial antes mencionadas.
- Aceleración Debida a la Gravedad: La constante aceleración hacia abajo debida a la gravedad afecta continuamente el movimiento vertical del proyectil.
- Tiempo de vuelo: Para hallar la velocidad vertical del proyectil, como esta varía en su desplazamiento, es importante conocer para que tiempo específico se desea calcular.
Fórmula de la velocidad vertical de un proyectil
Estudiado el lanzamiento de un proyectil, a que tipo de movimiento pertenece, sus componentes y características, se puede encontrar la velocidad vertical.
Como el movimiento vertical del proyectil actúa bajo las leyes del MRUA, donde intervienen: la velocidad inicial de lanzamiento y la gravedad.
Para el caso particular de estudio, la velocidad vertical en cualquier momento de tiempo vendría dada por:
Dónde:
-
Velocidad vertical en el tiempo t 
Velocidad vertical inicial de la partícula- g: Aceleración debida a la gravedad. Por lo general se utiliza 9,8 m/s
- t: Tiempo de vuelo
De esta fórmula se pueden obtener las otras variables.
La velocidad inicial del proyectil en el componente vertical (y) se puede hallar utilizando la fórmula:
Ejercicios Resueltos
Ejemplo 1: Se lanza un proyectil con una velocidad inicial en el componente vertical de 260 m/s. Se desea hallar la velocidad vertical del proyectil transcurrido 2 segundos desde su lanzamiento.
Solución: Se tiene la siguiente información:
Utilizando la fórmula conocida y sustituyendo los valores de las variables se tiene:
La velocidad del proyectil a los 2 segundo de su lanzamiento es de 240 m/s
Ejemplo 2: Del ejercicio anterior hallar el tiempo transcurrido desde el lanzamiento del proyectil hasta que alcanza su altura máxima y comienza a descender.
Solución: Se conoce que al alcanzar la altura máxima la velocidad del proyectil en el componente vertical es de 0 m/s, por lo que se tendría la siguiente información:
Se utiliza la fórmula:
El proyectil alcanza su altura máxima transcurrido 26,53 segundos desde su lanzamiento.