¿Un trozo de metal y un trozo de madera llegarían al suelo en el mismo instante si se arrojan desde cierta altura, siempre que las dimensiones de ambos sean las mismas?

(Para esta respuesta, voy a suponer que la palabra “dimensiones” se refiere a la forma y no al peso).

Hagamos un experimento de pensamiento rápido.

Estás parado en el borde de un acantilado de 1,000 pies aquí en la Tierra. Tienes dos objetos, ambos hechos en forma de avión y tienen dimensiones idénticas. Uno está hecho de madera de balsa y el otro está hecho de plomo, lo que significa que el objeto de metal es aproximadamente 25 veces más pesado que el otro. ¿Qué pasaría si los arrojas al precipicio?

La mayoría de las personas que han construido modelos de aviones esperarían algo como esto:

Lanzas el avión de madera y se desliza durante 5 minutos antes de llegar finalmente al fondo del acantilado de 330 metros. El avión líder no funciona tan bien. Cae como una piedra a pesar de su forma y golpea el suelo a 150 millas por hora aproximadamente 10 segundos después del lanzamiento.

Hay una razón por la que fabricamos aviones con materiales livianos. A pesar de que la aceleración gravitacional es la misma para cualquier objeto, independientemente de su forma, masa o densidad, aquí en la Tierra un objeto que cae tiene que vencer la resistencia del aire a medida que cae. Los materiales más densos empaquetan más masa en un área más pequeña, dándoles la capacidad de expulsar el aire de manera más efectiva. Di un ejemplo extremo con una forma específica que, para materiales de baja densidad, resulta en una resistencia al aire que casi equilibra la fuerza gravitacional.

Sin embargo, si realiza el mismo experimento en un planeta diferente sin atmósfera, ninguno de los aviones volará. Cada uno actuará únicamente por gravedad y, por lo tanto, caerá a la misma velocidad.

No en la atmósfera de la tierra.

Verá, los objetos de forma idéntica experimentarán la misma resistencia al aire. Pero la fuerza gravitacional es proporcional a la masa.

Para el objeto más ligero, la resistencia del aire jugará un papel proporcionalmente mayor y caerá más lentamente.

Esto se demuestra muy fácilmente, por ejemplo, con una pelota de ping pong y un huevo. Y también es la razón por la cual las personas piensan intuitivamente que los objetos más pesados ​​caen más rápido.

En ausencia de aire, sin embargo, es un asunto diferente.

Si fueron lanzados de la misma manera (misma retención o misma velocidad inicial) y desde la misma altura, entonces sí. Esto se debe a que el tiempo que lleva llegar al suelo es independiente de las masas de los objetos arrojados:

F = ma (segunda ley de Newton)

m: masa del objeto

a: aceleración del objeto

En este caso, la fuerza F es su peso igual a mg (g: constante gravitacional en la Tierra). Por lo tanto para ambos casos:

mg = ma

Simplificando en ambos casos obtienes:

g = a

En resumen, ambos objetos caen con una aceleración uniforme de 9.81 m / s ^ 2 y aterrizarán al mismo tiempo.

Salud.

Si la misma forma, orientación (bueno, las bolas tienen la misma forma y orientación), tamaño, textura y densidad, entonces sí.

Si la bola de metal es hueca y más ligera que la de madera, la madera es lo primero.

El metal promedio tiene una densidad superior a 2,5 kg / m ^ 3, la madera promedio es inferior a 1,0 kg / m ^ 3. A medida que aceleran, el metal uno hace frente mejor a la fricción del aire: la fuerza aérea que intenta ralentizar las bolas depende del tamaño (sección transversal) y la velocidad, pero no de la masa; la fuerza de gravedad (y, posteriormente, la aceleración) depende solo de la masa. En breve, la bola de madera promedio del mismo tamaño que la de metal viene más tarde.

Nota también: si un hombre salta del avión, el tiempo de caída depende más de su posición que de su peso.

Puede ver mi respuesta a una pregunta similar aquí. La respuesta de Parvez Siddiqui a Si dejamos caer una bola de metal y una bola de madera desde la misma altura al mismo tiempo, ¿qué bola llegará primero al suelo?

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