Un objeto en caida libre sin resistencia acelera a g = 9{,}81 \\, \\text{m/s}^{2}. Si hay resistencia del aire, se debe calcular una aceleracion nueva a partir de las fuerzas que actuan sobre el cuerpo.
Realizo un diagrama de cuerpo libre de un paracaidista de masa M que desciende en paracaidas.
- Identifico el objeto de estudio: el paracaidista, modelado como un punto de masa M.
- Identifico las fuerzas externas que actuan sobre el paracaidista: el peso \\vec{P} (fuerza gravitatoria de la Tierra) y la fuerza de resistencia del aire \\vec{R} (fuerza de arrastre, opuesta al movimiento).
- El paracaidista desciende, por lo que su velocidad \\vec{v} apunta hacia abajo; la resistencia del aire se opone al movimiento, de modo que \\vec{R} apunta hacia arriba.
- El peso siempre apunta hacia el centro de la Tierra, es decir, hacia abajo, con magnitud P = Mg.
- El peso es mayor que la resistencia mientras el paracaidista aun esta acelerando; al alcanzar la velocidad limite (estado terminal), las dos fuerzas son iguales y opuestas.
\\vec{P} = M\\vec{g} \\qquad (\\text{hacia abajo})
\\vec{R} \\qquad (\\text{hacia arriba, opuesta a } \\vec{v})
Ecuacion de movimiento aplicando la segunda ley de Newton, tomando positivo hacia abajo:
\\Sigma F_{y} = Mg - R = Ma
Diagrama de cuerpo libre (respuesta):
graph TD
P["Paracaidista de masa M"]
R["Fuerza de resistencia del aire R\\n(apunta hacia ARRIBA)"]
Pd["Peso P = Mg\\n(apunta hacia ABAJO)"]
P --- Pd
P --- R
Fuentes externas citadas en la pagina
- Imagen de referencia: https://n9.cl/qy9bs
El diagrama de cuerpo libre del paracaidista tiene dos flechas: el peso P = Mg hacia abajo y la fuerza de resistencia del aire R hacia arriba, con R < Mg si aun desciende acelerando y R = Mg al alcanzar la velocidad limite.
