¿Qué objeto cae más rápido, uno más pesado o uno más ligero?

El más ligero *

* descargo de responsabilidad: esto solo es cierto si la forma aerodinámica es lo suficientemente buena como para contrarrestar la diferencia de masa. De lo contrario, es el más pesado **

** descargo de responsabilidad: esto solo es cierto si los objetos tienen la misma cantidad de resistencia debido a la fricción del aire o si el objeto más ligero tiene más resistencia.

La verdadera respuesta … no se trata de masa, se trata de resistencia aerodinámica y resistencia. Es por eso que en el aire, una pluma cae más lentamente que una bala de cañón, es un área de superficie mucho más grande en relación con su masa. Esta es la razón por la cual un paracaídas funciona: la misma masa con él desplegada o no, pero una superficie mucho mayor cuando se despliega = más resistencia y menor velocidad terminal. Esta es la razón por la cual dos bolas de metal de diferentes tamaños caen a casi la misma velocidad (alguien famoso hizo esto desde la torre inclinada de Pisa. Es posible que haya oído hablar de ese experimento, si no, sugiero buscarlo.

Más recientemente, la serie de televisión Mythbusters probó esto. Fueron a una instalación de investigación de la NASA donde tenían cámaras capaces de lograr el mismo grado de vacío que el espacio. Luego dejaron caer una pluma y algo mucho más pesado (me olvido de lo que era) y ambos cayeron exactamente a la misma velocidad. Sin la resistencia de la superficie que lo ralentizaba, la pluma se vio afectada por la gravedad exactamente de la misma manera que la cosa pesada. Estoy seguro de que hay un clip en línea en alguna parte.

Bajo gravedad con la tasa de aceleración de [matemática] 9.8m / seg ^ 2 [/ matemática], todos los cuerpos deberían experimentar la misma velocidad de aceleración durante la caída libre. Pero, la relación del cuerpo de masa a volumen importa en el aire.

Para un objeto que experimenta caída libre, la fuerza total sería:

[matemáticas] F_ {total} = F_ {gravedad} -F_ {retrasado} [/ matemáticas]

Expandiendo los términos de fuerza:

[matemáticas] ma = mg- F_ {retardado} [/ matemáticas]

La aceleración neta del objeto será:

[matemáticas] a = g-F_ {retrasado} / m [/ matemáticas]

Entonces, la aceleración neta decide la tasa de caída de cualquier objeto. Para una masa más pesada, el segundo término será más pequeño y, por lo tanto, la velocidad neta será más rápida que la más ligera. Este es de hecho un escenario bastante simple donde solo la masa es diferente.

Estas ecuaciones se complican cuando comienzas a considerar diferentes formas, por ejemplo: un bloque de metal sólido y un trozo de papel arrugado con curvas alrededor. La velocidad de caída neta debe calcularse considerando diferentes valores de fuerzas retardadas debido a la dependencia angular proveniente de la presencia de pliegues.

Me encanta el razonamiento de Galileo para la caída libre gravitacional en el vacío.

Adjunte una pequeña masa (martillo) a una gran masa (yunque) con una cuerda y déjelos caer. Ahora razona de 2 maneras diferentes

  • si la masa más pesada cae más rápido, entonces la masa más ligera disminuye su caída
  • Ahora considere la combinación, que es más pesada que el yunque y, por lo tanto, caería más rápido

La forma de evitar esta contradicción es hacer que se caigan y que la cuerda quede floja.

Galileo era una persona inteligente.

En el aire … el objeto que presenta la menor resistencia al flujo de aire , ya sea el objeto más ligero o el más pesado. Un paracaídas de lona de diez libras caerá mucho más lentamente que una bala de cuarenta granos, pero mucho más rápido que un paracaídas gasa de cuarenta libras.

En la Tierra, si podemos descuidar la resistencia del aire o la resistencia del aire, ambos caerán con la misma aceleración.

Caerán juntos si se liberan juntos.

En los casos en que la resistencia del aire no es despreciable, el ladrillo caerá más rápido que la pluma, por ejemplo.

En el vacío (un espacio sin aire), todos los objetos de cualquier masa (tamaño / peso) serán atraídos hacia el objeto más grande (Tierra) a la misma velocidad.
Dejar caer objetos en la cámara de vacío más grande del mundo

Este había sido uno de los experimentos realizados en la luna. Dave Scott, del Apolo 15, sostenía un martillo y una pluma (águila) y los dejó caer simultáneamente. ¡Ambos objetos golpean la luna al mismo tiempo!

Ambos caerán a la misma velocidad asumiendo que la resistencia del aire no juega un papel ya que la fuerza de gravedad es la misma en ambos objetos y cada objeto acelera a la misma velocidad (9.8m / s2). Ya que comienzan a la misma velocidad inicial (0 m / s) y aceleran a la misma velocidad. Entonces deberían caer al mismo tiempo si la distancia es la misma.

S = ut + .5at ^ 2

Como u = 0

S = .5 en ^ 2

(2S / a) ^. 5 = t

Por lo tanto, el tiempo (t) para caer es el mismo para ambos objetos que S (distancia) y a (aceleración debido a la gravedad) es el mismo.

Si tiene alguna otra consulta, no dude en preguntar.

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