Comprensión de la velocidad terminal
* Gravedad: Cuando cae un objeto, la gravedad lo empuja hacia abajo, haciendo que se acelere.
* Resistencia del aire: A medida que el objeto se acelera, se encuentra con la resistencia del aire, una fuerza que se opone a su movimiento. La resistencia al aire aumenta con la velocidad.
* Velocidad terminal: Finalmente, la fuerza de resistencia al aire se vuelve igual en magnitud a la fuerza de la gravedad. En este punto, el objeto deja de acelerarse y cae a una velocidad constante llamada velocidad terminal.
Factores que afectan la velocidad terminal
* Misa: Un objeto más pesado tiene más inercia y requiere una mayor fuerza para acelerar.
* forma: Una forma simplificada reduce la resistencia al aire.
* Área de superficie: Una superficie más grande aumenta la resistencia al aire.
* Densidad del aire: El aire más denso crea más resistencia.
Por qué no podemos calcular directamente la fuerza
Para calcular la fuerza de resistencia al aire a la velocidad terminal, necesitamos saber:
1. La forma y la superficie del objeto.
2. La densidad del aire a la altitud de la caída.
3. El coeficiente de arrastre del objeto , que es una medida de su resistencia al aire.
acercarse al problema
1. Suponga una forma: Para hacer una estimación, podríamos suponer que el objeto es una esfera o un cubo. Esto nos da un punto de partida para calcular el área de superficie.
2. Estime la densidad del aire: La densidad del aire disminuye con la altitud. Necesitaría encontrar una aproximación para la densidad del aire a 1000 m.
3. Coeficiente de arrastre aproximado: Podemos buscar coeficientes de arrastre típicos para esferas o cubos en materiales de referencia.
4. Calcule la velocidad terminal: Podemos usar una fórmula simplificada para estimar la velocidad terminal:
`` `` ``
Velocidad terminal (v_t) =sqrt ((2 * m * g) / (ρ * a * c_d))
`` `` ``
dónde:
* m =masa (2 kg)
* g =aceleración debido a la gravedad (9.8 m/s²)
* ρ =densidad del aire
* A =área proyectada del objeto
* C_d =coeficiente de arrastre
5. Calcule la fuerza de resistencia del aire: A la velocidad terminal, la fuerza de resistencia al aire es igual a la fuerza de la gravedad:
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Fuerza de resistencia del aire =m * g
`` `` ``
Nota importante: Esta es una aproximación. La fuerza real de la resistencia al aire dependerá de las características específicas del objeto y las condiciones del aire.
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