Comprensión de la velocidad terminal
La velocidad terminal es la velocidad constante que un objeto que cae libremente finalmente alcanza cuando la fuerza de resistencia al aire es igual a la fuerza de la gravedad. En este punto, el objeto deja de acelerar.
Factores que afectan la velocidad terminal
* masa (m): Un objeto más pesado tiene una mayor fuerza gravitacional que actúa sobre él, lo que lleva a una velocidad terminal más alta.
* Área de superficie (a): Una superficie más grande experimenta una mayor resistencia al aire, lo que resulta en una velocidad terminal más baja.
* coeficiente de arrastre (CD): Esto representa la forma del objeto y cuán efectivamente atraviesa el aire. Una forma más simplificada (como una bala) tiene un coeficiente de arrastre más bajo y una velocidad terminal más alta.
* densidad del aire (ρ): El aire más grueso (a altitudes más altas) proporciona más resistencia, reduciendo la velocidad terminal.
Calculación de la velocidad terminal
La fórmula para la velocidad terminal es:
`` `` ``
VT =√ (2mg / (ρacd))
`` `` ``
Dónde:
* vt =Velocidad terminal (M/S)
* m =Masa del objeto (kg)
* g =Aceleración debido a la gravedad (9.81 m/s²)
* ρ =Densidad del aire (kg/m³)
* a =Área transversal del objeto (m²)
* CD =Arrastre coeficiente (sin dimensiones)
Pasos para calcular la velocidad terminal de un béisbol
1. Recopilar información:
* masa de un béisbol (m): Alrededor de 0.145 kg
* Área transversal (a): Calcule el área de un círculo con el diámetro del béisbol (aproximadamente 7,3 cm).
* coeficiente de arrastre (CD): Para una pelota de béisbol, un valor típico es de alrededor de 0.47.
* densidad del aire (ρ): Esto puede variar con la altitud, pero a nivel del mar, es aproximadamente 1.225 kg/m³.
2. Conecte los valores en la fórmula:
* Asegúrese de usar unidades consistentes (metros, kilogramos, segundos).
3. Calcular:
* Resolver la ecuación para VT.
Ejemplo:
Supongamos los siguientes valores para un béisbol:
* M =0.145 kg
* A =0.0042 m² (usando un diámetro de 0.073 m)
* CD =0.47
* ρ =1.225 kg/m³
`` `` ``
VT =√ (2 * 0.145 kg * 9.81 m/s²/(1.225 kg/m³ * 0.0042 m² * 0.47)))
VT ≈ 42.5 m/s
`` `` ``
Notas importantes:
* Este cálculo es una aproximación. La velocidad terminal real de un béisbol puede variar ligeramente debido a factores como el giro, el tipo de costura y las condiciones del viento.
* La resistencia al aire es compleja y puede cambiar con la velocidad del objeto. La fórmula anterior proporciona una buena estimación, pero puede no ser perfectamente precisa a velocidades muy altas.
Avísame si tienes alguna otra pregunta.
