Velocità terminale — Educazione fisica, 14–17 anni
Perché un oggetto che cade può smettere di accelerare anche se la gravità continua a tirarlo verso il basso.
Un equilibrio durante la caduta
Durante una caduta, la gravità tira l’oggetto verso il basso mentre la resistenza dell’aria lo spinge verso l’alto. All’inizio la gravità è maggiore, quindi l’oggetto accelera. La resistenza cresce con la velocità finché uguaglia il peso; la forza risultante diventa nulla e l’oggetto continua a velocità terminale costante.
Perché la velocità di caduta ha un limite
La frase semplice «la gravità fa accelerare gli oggetti» non spiega che cosa accade nell’aria dopo un tempo abbastanza lungo. Serviva capire perché gocce di pioggia, paracadutisti e oggetti in caduta non aumentino la velocità per sempre. Lo studio della resistenza ha mostrato che il moto può diventare uniforme quando forze opposte si bilanciano.
Le forze su un paracadutista
Un paracadutista ha un peso di 700 N. Prima di aprire il paracadute, la resistenza dell’aria è di 200 N verso l’alto, quindi la forza risultante è 700 − 200 = 500 N verso il basso e la velocità aumenta. Poi la resistenza raggiunge 700 N: la risultante è 0 N e la caduta avviene a velocità terminale.
Forza nulla non significa fermo
Un errore comune è dire che un oggetto si ferma quando la forza risultante diventa nulla. È comprensibile, perché «nessuna forza» sembra significare «nessun movimento». Una forza risultante nulla significa assenza di accelerazione: un oggetto già in moto continua a velocità costante, mentre uno fermo resta fermo.
Paracadute e rientri sicuri
I paracadute sono progettati per aumentare la resistenza dell’aria presentando una grande superficie. La nuova velocità terminale è molto più bassa e lascia il tempo di atterrare in sicurezza. Gli ingegneri usano lo stesso equilibrio tra peso e resistenza per progettare capsule di rientro e sistemi di fuga.
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