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    ¿Qué sucede cuando un objeto cae hacia la Tierra?

    Cuando un objeto cae hacia la Tierra, suceden muchas cosas diferentes, que van desde la transferencia de energía a la resistencia del aire a la velocidad y el impulso crecientes. Comprender todos los factores en juego lo prepara para comprender una serie de problemas en la física clásica, el significado de términos como el impulso y la naturaleza de la conservación de la energía. La versión corta es que cuando un objeto cae hacia la Tierra, gana velocidad e impulso, y su energía cinética aumenta a medida que cae su energía potencial gravitatoria, pero esta explicación omite muchos detalles importantes.

    TL; DR (Demasiado larga ; Did Not Read)

    Cuando un objeto cae hacia la Tierra, acelera debido a la fuerza de la gravedad, ganando velocidad e impulso hasta que la fuerza hacia arriba de la resistencia del aire equilibra exactamente la fuerza hacia abajo debido al peso del objeto bajo gravedad: un punto denominado velocidad terminal.

    La energía potencial gravitatoria que tiene un objeto al comienzo de una caída se convierte en energía cinética a medida que cae, y esta energía cinética entra en producir sonido, causando que el objeto para rebotar y deformar o romper el objeto cuando golpea el suelo.

    Velocidad, aceleración, fuerza y ​​momento

    La gravedad hace que los objetos caigan hacia la Tierra. Sobre toda la superficie del planeta, la gravedad causa una aceleración constante de 9.8 m /s 2, comúnmente dado el símbolo g
    . Esto varía muy poco dependiendo de dónde se encuentre (se trata de 9.78 m /s 2 en el ecuador y 9.83 m /s 2 en los polos), pero se mantiene ampliamente igual en toda la superficie. Esta aceleración hace que el objeto aumente su velocidad en 9.8 metros por segundo cada segundo que cae bajo la gravedad.

    Momentum ( p
    ) está estrechamente relacionado con la velocidad ( v
    ) a través de la ecuación p
    = mv
    , por lo que el objeto gana impulso a lo largo de su caída. La masa del objeto no afecta la rapidez con que cae bajo la gravedad, pero los objetos masivos tienen más impulso a la misma velocidad debido a esta relación.

    La fuerza ( F) actúa sobre el objeto se demuestra en la segunda ley de Newton, que establece F
    = ma
    , por lo que la fuerza = masa × aceleración. En este caso, la aceleración se debe a la gravedad, por lo que a
    = g, lo que significa que F
    = mg
    , la ecuación para peso.

    Resistencia al aire y velocidad terminal

    La atmósfera de la Tierra juega un papel en el proceso. El aire ralentiza la caída del objeto debido a la resistencia del aire (esencialmente la fuerza de todas las moléculas de aire que lo golpean a medida que cae), y esta fuerza aumenta cuanto más rápido cae el objeto. Esto continúa hasta que alcanza un punto llamado velocidad terminal, donde la fuerza hacia abajo debido al peso del objeto coincide exactamente con la fuerza hacia arriba debido a la resistencia del aire. Cuando esto sucede, el objeto no puede acelerar más y continúa cayendo a esa velocidad hasta que toca el suelo.

    En un cuerpo como nuestra luna, donde no hay atmósfera, este proceso no ocurriría, y el objeto continuará acelerándose debido a la gravedad hasta que toque el suelo.

    Transferencias de energía en un objeto que cae

    Una forma alternativa de pensar sobre lo que sucede cuando un objeto cae hacia la Tierra es en términos de energía. Antes de que caiga, suponiendo que es estacionario, el objeto posee energía en forma de potencial gravitacional. Esto significa que tiene el potencial de tomar mucha velocidad debido a su posición relativa a la superficie de la Tierra. Si es estacionario, su energía cinética es cero. Cuando se libera el objeto, la energía potencial gravitatoria se convierte gradualmente en energía cinética a medida que aumenta la velocidad. En ausencia de resistencia al aire, lo que hace que se pierda algo de energía, la energía cinética justo antes de que el objeto toque el suelo sería la misma que la energía potencial gravitatoria que tenía en su punto más alto.

    ¿Qué sucede cuando un Objeto Golpea el Suelo?

    Cuando el objeto toca el suelo, la energía cinética tiene que ir a alguna parte, porque la energía no se crea ni se destruye, solo se transfiere. Si la colisión es elástica, lo que significa que el objeto puede rebotar, gran parte de la energía entra en hacer que rebote nuevamente. En todas las colisiones reales, la energía se pierde cuando toca el suelo, parte de la cual crea un sonido y otras deforma o incluso separa el objeto. Si la colisión es completamente inelástica, el objeto queda aplastado o aplastado, y toda la energía se destina a crear el sonido y el efecto en el objeto en sí.

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