Velocidad Terminal y Resistencia

Un paracaídista cuando cae y abre el paracaida se mueve a una velocidad constante que es un ejemplo de velocidad terminal. En Unsplash, https://unsplash.com/photos/low-angle-photography-of-person-riding-fan-powered-chair-with-parachute-up-in-sky-HH3-wz4D2Ic

Objetivos:

Terminada la lección podrás:

Explicar los conceptos fundamentales de velocidad terminal, gravedad y resistencia del aire.

Velocidad Terminal: Cuando la Gravedad y la Resistencia del Aire se Equilibran

La velocidad terminal es la velocidad máxima constante que alcanza un objeto que cae a través de un fluido (como el aire) cuando la fuerza de rozamiento del fluido iguala al peso del objeto.

¿Cómo funciona?

Imagina que dejas caer una pluma y una bola de boliche desde una misma altura. La bola de boliche caerá mucho más rápido que la pluma, ¿por qué?

Fuerza de gravedad: Tanto la pluma como la bola de boliche son atraídas hacia el suelo por la fuerza de gravedad.
Resistencia del aire: A medida que un objeto cae, el aire ejerce una fuerza de resistencia opuesta al movimiento. Esta fuerza aumenta a medida que aumenta la velocidad del objeto.

En el caso de la bola de boliche:

Su peso (fuerza hacia abajo) es mucho mayor que la fuerza de resistencia del aire, por lo que acelera rápidamente hasta alcanzar una velocidad muy alta.

En el caso de la pluma:

Su peso es mucho menor y la forma de la pluma hace que la resistencia del aire sea mayor en comparación con su peso. Por lo tanto, alcanza una velocidad mucho más baja y constante muy rápidamente.

La velocidad terminal es el punto en el que estas dos fuerzas (peso y resistencia del aire) se equilibran. A partir de ese momento, el objeto ya no acelera y cae a una velocidad constante.

Factores que afectan la velocidad terminal

Peso del objeto: A mayor peso, mayor velocidad terminal.
Forma del objeto: Los objetos aerodinámicos (como una bala) tienen menor resistencia del aire y, por lo tanto, alcanzan mayores velocidades terminales.
Densidad del fluido: En un fluido más denso (como el agua), la resistencia del aire es mayor y la velocidad terminal es menor.

Ejemplos en la vida real

Paracaidistas: Al abrir el paracaídas, aumenta drásticamente la superficie y, por lo tanto, la resistencia del aire, disminuyendo la velocidad terminal a un valor seguro.
Gotas de lluvia: Las gotas de lluvia alcanzan una velocidad terminal antes de llegar al suelo.
Hojas de los árboles: Las hojas caen lentamente debido a su forma y peso ligero, lo que les permite alcanzar rápidamente su velocidad terminal.

En resumen, la velocidad terminal es un concepto fundamental en física que explica por qué diferentes objetos caen a diferentes velocidades en un fluido. Es un equilibrio entre la fuerza de gravedad y la resistencia del fluido.