¿Por qué aumenta la resistencia del aire cuando aumenta la velocidad de un objeto?

Dos partes aquí: presión y arrastre.

Presión: en aire quieto, la presión en todos los lados del objeto es la misma (excepto por las diferencias de presión gravitacional, que ignoraremos). Cuando comenzamos a mover el objeto, ambos chocan con átomos de aire en el frente con mayor frecuencia y en la parte posterior con menos frecuencia. El resultado es una mayor presión delante del objeto y una presión reducida detrás. Estos bolsillos de presión son los que generan la fuerza para alejar parte del aire del camino de los objetos y luego arrastrarlo nuevamente después de que el objeto pasa sin tener que tocarlo. Pero para el objeto, se trata de un diferencial de presión y eso genera una fuerza que es contraria al movimiento: resistencia al aire.

Arrastrar: a lo largo de los lados de un objeto, el aire que está justo al lado del objeto interactúa con la superficie del objeto. En general, a medida que el objeto se mueve, arrastra algo de ese aire. este aire luego se mezcla con el aire al lado, lo que sirve para acelerar ese aire exterior mientras disminuye la velocidad del aire más cercano (sus velocidades tienden a promediar). Pero luego el aire que está justo al lado del objeto interactúa con la superficie y se arrastra nuevamente. Esta constante pérdida de velocidad en el aire está transfiriendo el impulso lejos del objeto y es la segunda fuente de resistencia al aire. reducir la rugosidad de la superficie ayuda a reducir este efecto y hay trucos con los que puedes jugar con flujos laminares (es decir, rectos, uniformes y suaves) versus turbulentos (flujos donde el aire justo al lado del objeto se mueve más caóticamente) para reducir esto.

Piénselo en el contexto de conducir su automóvil a través de una tormenta. Si vas a 5 MPH, usemos un número redondo y digamos que el automóvil está siendo golpeado por 1,000 gotas de agua por minuto. Si aumenta su velocidad sustancialmente, ahora el automóvil está siendo golpeado por decenas de miles de gotas de agua por minuto y eso obviamente proporcionaría una cantidad significativamente mayor de resistencia al impulso del vehículo. El aire es una pequeña fracción de la densidad y, como en este caso, la resistencia del agua, pero sirve como una comparación decente para la comprensión.

A medida que aumenta la velocidad, aumenta la fuerza del aire en resistencia al objeto. Como dice la tercera ley de newton, para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Por lo tanto, a medida que aumenta la fuerza del objeto sobre el aire, también lo hace la fuerza del aire sobre el objeto.

El aire en la atmósfera está formado por átomos de muchos gases: nitrógeno, oxígeno, etc. Tienen masa que resistirá si uno intenta moverse. Cuando algo se mueve, golpea los átomos que resistirán el movimiento. Es por eso que la resistencia aumenta a medida que el objeto se acelera.

porque en un momento dado el objeto barre un volumen mayor si va más rápido y tiene que barrer las moléculas de aire para hacerlo. mayor volumen de aire == más moléculas de aire en un tiempo dado == más resistencia al aire

A medida que aumenta la velocidad del objeto, golpea más y más moléculas de aire. Aunque el aire parece benigno, está lleno principalmente de nitrógeno y oxígeno. Atmósfera de tierra

También puedes pensarlo de esta manera. La resistencia del aire es básicamente partículas de gas en nuestra atmósfera que chocan con un objeto … cuanto más rápido te mueves, más partículas de gas golpeas y, por lo tanto, se ejerce más fuerza sobre el objeto en movimiento.

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