Velocidad terminal — Educación física, 14–17 años
Por qué un objeto que cae puede dejar de acelerar aunque la gravedad siga tirando de él hacia abajo.
Un equilibrio durante la caída
Al caer, la gravedad tira del objeto hacia abajo y la resistencia del aire empuja hacia arriba. Al principio la gravedad es mayor, por lo que el objeto acelera. La resistencia aumenta con la velocidad hasta igualar el peso; la fuerza resultante se hace cero y el objeto sigue con velocidad terminal constante.
Por qué la velocidad de caída tiene un límite
La frase sencilla «la gravedad hace que los objetos aceleren» no predice qué ocurre en el aire durante mucho tiempo. Había que explicar por qué las gotas de lluvia, los paracaidistas y otros objetos no aumentan su velocidad para siempre. El estudio de la resistencia mostró que el movimiento puede estabilizarse cuando se equilibran fuerzas opuestas.
Las fuerzas sobre un paracaidista
Un paracaidista pesa 700 N. Antes de abrir el paracaídas, la resistencia del aire es de 200 N hacia arriba, así que la fuerza resultante es 700 − 200 = 500 N hacia abajo y la velocidad aumenta. Después, la resistencia llega a 700 N; la resultante es 0 N y cae a velocidad terminal.
Fuerza cero no significa estar parado
Es frecuente decir que un objeto se detiene cuando la fuerza resultante se hace cero. Es comprensible, porque «ninguna fuerza» parece significar «ningún movimiento». Una fuerza resultante cero significa que no hay aceleración: un objeto que ya se mueve continúa con velocidad constante, mientras que uno quieto sigue quieto.
Paracaídas y regresos seguros
Los paracaídas están diseñados para aumentar la resistencia del aire al presentar una gran superficie. La nueva velocidad terminal es mucho menor, lo que da tiempo para aterrizar con seguridad. Los ingenieros usan el mismo equilibrio entre peso y resistencia al diseñar cápsulas de reentrada y sistemas de escape.
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