RESPUESTA CORTA: Si no hay resistencia del aire, aterrizan al mismo tiempo. Si hay resistencia del aire, la bola de boliche aterriza primero.
TL; DR RESPUESTA: Si haces esto en una cámara de vacío, donde no hay resistencia del aire, aterrizan al mismo tiempo.
Esto parece contrario a la intuición; después de todo, la bola de boliche es más masiva, así que ¿no debería la gravedad tirar más fuerte de la bola que de la pelota de fútbol?
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Y sí, la gravedad tira más fuerte de la bola de boliche; sin embargo, la masa extra de la bola de boliche significa que tiene más inercia (mayor resistencia a la aceleración) que la pelota de fútbol. En el caso de la gravedad que tira de dos objetos desde la misma altura, la fuerza adicional de la bola de boliche se equilibra con la inercia adicional, y los objetos aceleran a la misma velocidad.
Cuando introducimos resistencia al aire, la situación se vuelve más complicada. Tanto la bola de boliche como la de fútbol experimentan resistencia al aire, porque deben empujar las moléculas de aire fuera del camino a medida que caen. La cantidad de resistencia al aire (o resistencia) experimentada por un objeto que cae depende del cuadrado de su velocidad, la densidad del aire, el tamaño del objeto y una cantidad difícil de medir conocida como coeficiente de resistencia. Si suponemos que todas estas variables son las mismas para la bola de boliche y la pelota de fútbol, entonces la bola de boliche y la pelota de fútbol experimentan la misma cantidad de resistencia.
Entonces, aunque el peso depende de la masa de las bolas, la resistencia no lo es. Digamos que la bola de boliche tiene una masa de 5,5 kg (aproximadamente 12 libras). Su peso métrico es de aproximadamente 54 newtons. Un balón de fútbol tiene una masa de 0,43 kilogramos (poco menos de 1 libra). El peso métrico de una pelota de fútbol es de aproximadamente 4 newtons.
Supongamos que cada bola experimenta 1 newton de resistencia a cierta velocidad. La fuerza neta que actúa sobre la bola de boliche todavía es de 53 newtons, pero la fuerza neta que actúa sobre la pelota de fútbol es de solo 3 newtons. Según la segunda ley de Newton, la aceleración de la bola de boliche es de aproximadamente 9.6 m / s², pero la aceleración de la pelota de fútbol es de solo 7.0 m / s².
Entonces, cuando permites la resistencia del aire en la ecuación, la bola de boliche llega primero al suelo. Cuanto más caen, mayor será la ventaja que obtendrá la bola de boliche sobre la pelota de fútbol.
