1. Sin resistencia al aire:
* En un vacío (sin aire), un objeto cae con aceleración constante debido a la gravedad (aproximadamente 9.8 m/s²). Esto significa que su velocidad aumenta a una velocidad estable.
2. Con resistencia al aire:
* Resistencia al aire (arrastre): A medida que un objeto cae a través del aire, experimenta una fuerza que se opone a su movimiento llamado resistencia al aire o arrastre. Esta fuerza depende de:
* velocidad: Cuanto más rápido cae el objeto, mayor será la resistencia del aire.
* forma: Una forma más ancha o menos aerodinámica encuentra más resistencia al aire.
* Área de superficie: Área de superficie más grande significa más contacto con el aire, lo que resulta en una mayor resistencia.
* Densidad de aire: El aire más denso crea más resistencia.
* Efecto sobre la aceleración: La resistencia al aire actúa en la dirección opuesta de la fuerza gravitacional. Esto contrarresta la aceleración debido a la gravedad:
* Etapas iniciales: Al comienzo del otoño, la resistencia al aire es mínima, y el objeto se acelera cerca de la aceleración gravitacional completa.
* Velocidad creciente: A medida que el objeto se acelera, la resistencia al aire aumenta. Esto ralentiza la tasa de aceleración.
* Velocidad terminal: Finalmente, la fuerza de resistencia al aire se vuelve igual y opuesta a la fuerza de la gravedad. En este punto, el objeto deja de acelerar y cae a una velocidad constante llamada Velocidad terminal .
Puntos clave:
* Disminución de la aceleración: La resistencia al aire hace que un objeto que cae acelera * más lento * de lo que lo haría en el vacío.
* Velocidad terminal: La resistencia al aire limita la velocidad máxima que un objeto puede alcanzar durante la caída libre.
* Aceleración variable: La aceleración de un objeto que cae no es constante cuando está presente la resistencia al aire. Comienza alto, luego disminuye gradualmente hasta alcanzar la velocidad terminal.
Ejemplos:
* Feather vs. Rock: Una pluma cae mucho más lenta que una roca debido a su superficie más grande y su peso más ligero, lo que resulta en una mayor resistencia al aire.
* paracaidistas: Los paracaidistas alcanzan velocidades terminales de alrededor de 120 mph debido a su gran área de superficie y la forma aerodinámica que adoptan.
Conclusión:
La resistencia al aire juega un papel importante en la aceleración de los objetos que caen. Actúa como una contrafuerza para la gravedad, ralentizando la tasa de aceleración y, en última instancia, limitando la velocidad del objeto a la velocidad terminal. Comprender esta relación es crucial en campos como aerodinámica, física e ingeniería.
