Si dos cuerpos de diferentes masas se mueven en un medio, ¿se espera, según la mecánica clásica, que el cuerpo con la masa más alta tenga una velocidad máxima más alta?

No, una masa más alta no implica tal cosa. Al menos no en una relación tan simple. Tenga en cuenta que en la mecánica clásica un cuerpo tiene impulso a lo largo de algún eje dado [matemática] p = mv [/ matemática], donde [matemática] p [/ matemática] es ímpetu, [matemática] m [/ matemática] es masa y [matemática] v [/ math] es la velocidad a lo largo del mismo eje.

Además, la fuerza [matemática] F [/ matemática] es proporcional a la aceleración [matemática] a [/ matemática] a lo largo de ese eje con la masa como la constante de proporcionalidad. Es decir, [matemáticas] F = ma [/ matemáticas].

Su amigo podría estar pensando en lo que sucede cuando suelta dos objetos de diferente densidad en el aire (o cualquier medio): suponiendo que los dos objetos tengan el mismo volumen, el objeto más denso tendrá una velocidad terminal más alta. Eso es cierto.

La razón de esto es que [matemática] a = g [/ matemática] (aceleración gravitacional) resulta ser la misma para ambos objetos, pero eso significa que la fuerza gravitacional es diferente para cada uno de ellos. Si [matemática] F_1 = m_1 g [/ matemática] y [matemática] F_2 = m_2 g [/ matemática], entonces si [matemática] m_1> m_2 [/ matemática] debemos tener que [matemática] F_1> F_2 [/ matemática ] La fuerza de la gravedad es mayor para el objeto más masivo.

Ahora la fuerza de arrastre es proporcional al área frontal y al cuadrado de la velocidad (y obviamente en varias propiedades del medio, como su viscosidad). La aceleración continuará hasta que la fuerza de arrastre sea igual y opuesta a la fuerza de gravedad, en cuyo punto se alcanza la velocidad terminal. Entonces, dos objetos externamente idénticos con diferentes masas caídas en un medio finalmente caerán a diferentes velocidades, y el más masivo tendrá una velocidad terminal más alta.

Ahora veamos tu situación en el agua. Suponiendo que los botes son casi idénticos, todo lo que difiere al principio son las masas de cada uno cuando están cargados, uno con chicas livianas y otro con chicos pesados. Ahora, los niños, al ser más masivos que las niñas, tendrán un mayor impulso a la misma velocidad y, dependiendo de la proporción de masas, ¡pueden tener un mayor impulso a menor velocidad! Y de la discusión anterior sobre los objetos de diferentes densidades que se dejan caer en un campo gravitacional constante en un medio, solo tendrá una velocidad terminal más alta si su fuerza aplicada es lo suficientemente mayor que la de las niñas, lo que depende de su velocidad de pedaleo. Es casi seguro que habrá un rango de velocidades de pedaleo más altas que las de las niñas, para las cuales su velocidad terminal será más baja, y eso es solo debido a sus diferentes masas. Si su velocidad de pedal (y, por lo tanto, la fuerza que aplica en el agua) es casi la misma que la de las niñas, de hecho, su mayor masa implica que definitivamente acelerará a una velocidad más baja y tendrá una velocidad máxima más baja.

Peor aún, porque tienes más masa, tu bote se sentará más bajo en el agua. Suponiendo que la resistencia del aire es más o menos insignificante para las velocidades a las que va, tendrá una resistencia al agua significativamente mayor. Tendrás que aplicar una fuerza aún mayor, entonces, para tener una velocidad máxima comparable.

En otras palabras, su intuición de estar insatisfecho con la explicación de su amigo es completamente justificable.

Los mecánicos clásicos NO esperan que haya una diferencia en la velocidad debido a la diferencia en la masa, sino simplemente que se necesita más trabajo para acelerar. Sus experiencias en los botes probablemente se deban a la gran masa de hombres que hace que el bote macho se asiente más profundamente en el agua y, por lo tanto, crea más resistencia al movimiento.
Sin embargo, en términos relativistas, se espera que la velocidad máxima alcanzable se vea afectada por la masa. Las partículas sin masa (fotones) pueden viajar a la velocidad de la luz, pero cualquier cosa con masa nunca puede alcanzar esta velocidad. Cuanto mayor es la masa estática, más lenta es la velocidad máxima alcanzable.

No … solo habrá un mayor impulso. Entonces, su aceleración y desaceleración serán más lentas que las de las niñas.

Es muy simple, el peso es inversamente proporcional a la velocidad debido a muchas razones. Solo piense que el automóvil deportivo pesa 5 toneladas o menos que el automóvil normal. Por supuesto, pesan menos para que puedan tener una aceleración más rápida y una velocidad máxima más alta.

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