El
escritor confiesa el estupor que le embargó cuando se enteró que Alan Eustace
se había tirado, en caída libre, desde cuarenta y un kilómetros de altura; lo
hizo, en el año 2014, alcanzando una velocidad máxima de mil trescientos
veintidós kilómetros por hora. E ignora si el estupor se debe a la edad del
audaz saltarín, cincuenta y siete años, o a su cargo, vicepresidente de Google.
En
ausencia de atmósfera, todos los cuerpos caen con la misma velocidad, desde una misma altura, no importa
cuál sea su tamaño o peso; lo demostró Galileo y los científicos comprobaron
muchas veces que así sucede. Pero si existe aire la caída ocurre de otra
manera. Un cuerpo que cae libremente, en la atmósfera, acelera debido a la fuerza
de la gravedad; pero la aceleración es cada vez menor, debido a que la fuerza
de resistencia aerodinámica aumenta a medida que la velocidad crece, hasta que llega
un momento en que la resistencia iguala al peso; sucede entonces que la
aceleración se anula y la velocidad con la que el objeto cae permanece invariable.
Los científicos han averiguado que la fuerza de resistencia aerodinámica que
opone el aire al cuerpo que cae depende de su velocidad (de su cuadrado,
concretamente), de la densidad del aire, del área del objeto y de un
coeficiente aerodinámico de resistencia; en consecuencia, todos los objetos no
caen con la misma velocidad en la atmósfera; si hacemos comparaciones,
comprobaremos que cae con más velocidad el que pesa más, aquél cuya área sea menor, el que tiene menor coeficiente de fricción (el de un ala es casi treinta
veces menor que el de un plano, el de una esfera la veinteava parte y
una bala un cuarto) y, por último, cuando la densidad del gas es más pequeña (en
altitudes altas) aumenta la rapidez del descenso. Un par de datos nos ayudan a valorar
estas magnitudes: una persona, en posición horizontal con las extremidades
extendidas, alcanza una velocidad terminal en caída libre de casi doscientos
kilómetros cada hora, una gota de agua de lluvia no sobrepasa los treinta y dos.
¿Nos intriga saber cómo se las apaña el paracaidista? La diferencia con la
caída libre es que existe una fuerza de resistencia
adicional proporcionada por el paracaídas; con lo cual la velocidad a la que el
sujeto llega al suelo –si cae desde la suficiente altura- es lo suficientemente
pequeña como para no lastimarse.
26 comentarios:
Estimado amigo
Si se duplica (o triplica) la velocidad a la que se mueve el objeto en el aire la fuerza de resistencia aerodinámica se multiplica por cuatro (o por nueve), no por dos (o por tres). Y eso también es aplicable a los automóviles.
Saludos
Estimado amigo
La velocidad límite de caída de una gota de granizo varía entre veintidós kilómetros cada hora, sesenta y nueve, y doscientos veinte, según su tamaño sea un milímetro, un centímetro o un decímetro de radio. Deduce tú su peligrosidad. (Insisto en que se trata de la velocidad máxima que puede alcanzar la gota).
Saludos
Estimado amigo
No lo dudes, el paracaidismo es una actividad de riesgo; sin embargo, en contra de los que podemos suponer, las estimaciones (James Griffith, Shippensburg University Pennsylvania) proporcionan como resultado una muerte cada setenta y cinco mil saltos en paracaídas: una cifra relativamente baja pues es una proporción casi cuatro veces menor que las muertes que se producen cuando bajamos por una escalera. Y casi nadie tiene miedo a bajar por una escalera.
Saludos
Estimado amigo
No calificaría la conducción habitual en vehículos como una actividad de riesgo, a pesar de los más de cien mil accidentes anuales que ocurren en España porque, en tal caso, también tendría que aplicar el mismo calificativo a las actividades domésticas: se producen diez veces más accidentes domésticos anuales que accidentes de tráfico en el mismo período.
Saludos
Estimado amigo
Considera que murieron 283 personas en accidentes de aviones comerciales durante el año 2019.
Cada año mueren cerca de 1,3 millones de personas por accidentes de tráfico, y entre 20 y 50 millones padecen traumatismos no mortales (datos de la Organización Mundial de la Salud). Debes de considerar que el 94% de los accidentes suceden en los países de ingresos medios y bajos (España no se encuadra en ninguno de los grupos) que disponen del 54% del parque mundial de vehículos.
Estos son los datos crudos: la peligrosidad júzgala tú.
Saludos
Estimado amigo
El coeficiente aerodinámico de resistencia refleja la forma del objeto y con ello la facilidad que tiene para penetrar en el aire. Incluso considerando la misma sección, no es lo mismo un cubo, que una esfera, una pirámide o un cono.
Saludos
Estimado amigo
Te proporciono un dato que, probablemente, te sorprenderá: hay 1,7 millones de accidentes domésticos cada año en España, la mitad de ellos se debe a caídas en el hogar: ya sea en escaleras o en el baño o por estar el suelo resbaladizo o tener objetos caídos.
Saludos
Estimado amigo
1º Tienes razón, en ausencia de aire, todos los cuerpos caen a la misma velocidad… desde la misma altura. Lo di por supuesto; pero no cabe duda, cuanto más alto esté un objeto inicialmente, su velocidad de llegada al suelo será mayor.
2º En cambio, cualquiera que sea la altura a la que cae un objeto, en ausencia de aire, su aceleración siempre será la misma. De nuevo hago una suposición; porque esta afirmación no es del todo correcta. La aceleración de gravedad depende de la distancia del objeto al centro de la Tierra, ahora bien cien metros más o menos cuando estamos midiendo 6371 kilómetros, apenas se nota y podemos considerar que la aceleración es invariable.
Saludos
Estimado amigo
No tendrían por que ser iguales, pero resulta que sí lo son. La intensidad de la gravedad en un planeta o satélite cualquiera y la aceleración debida a la gravedad en dicho astro son idénticas. Por eso, al medir la aceleración con la que cae un objeto en cualquier planeta, en ausencia de atmósfera, también estamos midiendo la intensidad gravitatoria con la que el objeto es atraído.
Como la aceleración de caída de un objeto en la Luna es la sexta parte que en la Tierra, su peso también será seis veces menor; significa que, en la Luna, caes desde una altura concreta seis veces más lento que en la Tierra y pesas seis veces menos.
Saludos
Estimado amigo
Dentro del sistema solar: en la superficie del Sol (a 5500 ºC) pesarías veintiocho veces más que en la Tierra; en Marte el 40% de tu peso en la Tierra y en Venus (a 465 ºC) el 90%.
En algún momento del futuro los humanos pisaremos ambos planetas; me cuesta imaginar, sin embargo, algún objeto tripulado en la superficie del Sol (la temperatura de fusión más elevada de un elemento: el volframio es 3414 ºC y de un compuesto 4126 ºC); y sólo he mencionado la temperatura, he ignorado las tormentas magnéticas solares, las erupciones solares o la radiactividad del Sol.
Saludos
Estimado amigo
A efectos prácticos consideramos que la Luna no tiene atmósfera y por lo tanto no existe rozamiento en la caída libre.
No sucede lo mismo en Marte, donde sí hay rozamiento en la caída, aunque mucho menor que en la Tierra. La atmósfera de Marte es muy diferente a la terrestre, tanto en la composición (el 95 % es dióxido de carbono) como en la densidad (es muy ligera). Compara la presión en la superficie marciana que, según los lugares, oscila entre 30 y 1155 Pa, con una presión media de 600 Pa; con la presión en la superficie terrestre de 101300 Pa.
Saludos
Estimado amigo
1º La atmósfera de Venus (formada casi exclusivamente por dióxido de carbono) es muy densa; en concreto la presión atmosférica en la superficie del planeta es 90 000 hPa (90 veces mayor que en la Tierra).
2º Ademas del rozamiento y de la presión debes de considerar que en la superficie de Venus existe una temperatura media de 460 ºC y que las nubes están hechas de ácido sulfúrico por lo que la lluvia es del muy corrosivo ácido sulfúrico... menos mal que se evapora antes de llegar a la superficie.
Saludos
Estimado amigo
Comprendo tu estupor; pero considera que Júpiter es un planeta gaseoso y al penetrar un objeto en él, será detenido por el rozamiento contra su atmósfera y no por el choque contra una superficie sólida.
Cuando un cometa, asteroide o vehículo espacial penetra en la atmósfera joviana estará sometido, por lo menos a tres fuerzas, la atracción gravitatoria que lo impulsa hacia el centro del planeta, y el empuje de Arquímedes y el rozamiento, que lo frenan. Del balance de las tres fuerzas podríamos calcular el momento en el que el objeto se detendría. Con todo, no podemos olvidar que el rozamiento genera calor que acaba desintegrando al objeto.
Saludos
Estimado amigo
1º La atmósfera joviana no tiene un límite inferior definido, pues gradualmente se transforma en líquido.
2º De los datos obtenidos por la nave espacial Juno, que órbita a Júpiter, deducimos que el centro de Júpiter podría contener un pequeño núcleo hecho de rocas, a altas presiones y temperaturas, pero se cree que también es fluido, no sólido.
3º Considera que, a medida que un vehículo espacial se hundiese en el planeta, el aumento de presión lo acabaría aplastando.
Saludos
Estimado amigo
1º El error es mío. En la Luna pesas seis veces menos que en la Tierra, efectivamente; pero la velocidad de caída de un objeto, no es 6 veces menor, sino 2,45 (raíz cuadrada de 6) veces menor. Dicho de otra manera, una caída que en la Tierra (si el rozamiento con la atmósfera es insignificante) dura 10 segundos, en la Luna serían 24,5 segundos.
2º Ten presente que tu peso en la Luna varía, pero no tu masa; dicho de otra manera si te pesases en una balanza en la Tierra la balanza marcaría 60 kilogramos, la misma balanza en la Luna marcaría 10 kg.
3º La confusión puede deberse a que los profanos emplean la misma unidad (kilogramo) para medir dos magnitudes diferentes: el peso y la masa. No lo hacen los físicos porque saben que el peso es una fuerza, la fuerza con la que nos atrae la Tierra, y la masa es una medida de la cantidad de materia que contiene un objeto.
4º Si te movieses a velocidades próximas a la velocidad de la luz, un observador en reposo sí podría notar que tu masa varía; pero ningún vehículo espacial alcanza velocidades lo suficientemente grandes como para que se note algún cambio en la masa.
Saludos
Estimado amigo
La contestación tiene que ser técnica. La fuerza de rozamiento en la caída efectivamente puede ser directamente proporcional a la velocidad, cuando se trata de un flujo laminar (aproximadamente, significa que la velocidad es baja y no hay remolinos); pero es proporcional al cuadrado de la velocidad cuando se trata de un flujo turbulento (que es habitual en la caída de objetos en la atmósfera).
Saludos
Estimado amigo
1º Neptuno tiene un manto fluido de agua, metano y amoníaco, debajo de una atmósfera de hidrógeno, helio y metano (que le proporciona el color azul).
2º El problema de la llegada a Neptuno, además de su temperatura superficial de 220 grados bajo cero, es que, en su atmósfera, existen los vientos más intensos del Sistema Solar, con ráfagas que alcanzan los dos mil kilómetros cada hora.
3º Sí es posible; y te diré por qué. La aceleración de la gravedad en Neptuno es casi igual a la de la Tierra porque, aunque su masa es más grande (17 veces mayor), su tamaño también lo es (el radio es 4 veces mayor). Para que la aceleración fuese exactamente igual a la terrestre el cociente entre la masa y el cuadrado del radio debería ser uno; 17 dividido entre 4 dos veces, no es uno, pero casi.
Saludos
Estimado amigo
Para que aprecies la magnitud del salto te diré que la altura del vuelo de un avión comercial es, aproximadamente, doce kilómetros. El límite superior de la troposfera (donde suceden los fenómenos meteorológicos) es diez o doce kilómetros; la siguiente capa de la atmósfera, la estratosfera, llega hasta los cincuenta kilómetros.
Saludos
Estimado amigo
1º Sí, la atmósfera de Venus es mucho más densa que la terrestre; tanto que en la superficie existe una presión noventa veces superior a la que tenemos aquí en la Tierra al nivel del mar. Deducirás, por tanto, que el rozamiento es mayor.
2º La atmósfera de Venus está formada por el dióxido de carbono (96,5 %), nitrógeno (3,5 %) y otros gases en cantidades mínimas, de centésimas del uno por ciento; la nubes, en cambio, están formadas por gotas de ácido sulfúrico (75-96 %).
3º No está descartado que pueda haber vida en la atmósfera venusiana.
Saludos
Estimado amigo
Ni tengas ninguna duda, no existen animales ni plantas en Venus. Los únicos seres vivos que podrían existir, si existen (no lo descarto, pero me parece improbable), son las bacterias (o arqueas o algo similar).
Saludos
Estimado amigo
Para usar paracaídas es necesario que exista atmósfera, sin ella, no hay rozamiento capaz de hacer más lenta la caída.
La Luna no tiene atmósfera, por tanto el paracaídas no es efectivo.
Saludos
Estimado amigo
1º Efectivamente, el rozamiento con el aire, de una manera indirecta, afecta a las comunicaciones; pero sólo en ciertos casos extremos.
2º Durante la entrada en la Tierra la cápsula espacial en la que viajaban los astronautas que fueron a la Luna alcanzó una temperatura de unos tres mil grados centígrados (debido al rozamiento con la atmósfera); debido a ello el aire que le rodea se ionizó y formó una pantalla que interrumpió las comunicaciones durante algunos minutos.
Saludos
Estimado amigo
No confundas las personas. Larry Page y Sergey Brin fueron los cofundadores de Google, que ya se retiraron. Robert Alan Eustace era ingeniero informático con la titulación de doctor.
Saludos
Estimado amigo
La fuerza de rozamiento que experimenta un objeto que se mueve en el mismo fluido (sea aire o agua) depende de su velocidad: a velocidades bajas es directamente proporcional a la velocidad y a velocidades altas es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad. De tal manera que si viajas a poca velocidad, al duplicar la velocidad duplicas la fuerza de resistencia aerodinámica; pero si viajas a mucha velocidad, al duplicar la velocidad multiplicas por cuatro la fuerza de resistencia aerodinámica. Así son las cosas.
Saludos
Estimado amigo
En igualdad de condiciones, la resistencia aerodinámica que opone el agua es 750 veces superior que la del aire.
Saludos
Estimado amigo
1. Si la caída libre se hace desde grandes alturas, la aceleración de la gravedad ya no es constante; varía, y es inversamente proporcional a la altura a la que está el objeto (dicho con palabras técnicas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del objeto al centro de la Tierra).
2. Puedes considerar alturas grandes de la cumbre del Everest hacia arriba. La aceleración de gravedad en la cumbre del Everest difiere cuatro milésimas de la medida al nivel del mar.
Saludos
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