Velocidad LímiteCuando un objeto que cae bajo la influencia de la gravedad o bajo alguna otra fuerza de impulso constante, está sometido a una fuerza de resistencia o arrastre que se incrementa con la velocidad, alcanzará ultimamente una velocidad máxima donde las fuerzas de empuje y de arrastre se igualan. Esta velocidad de movimiento constante se llama "velocidad límite". terminología que hicieron popular los paracaidistas. Para objetos moviéndose a través de un fluido a baja velocidad, de modo que la turbulencia no es un factor importante, la velocidad límite se determina por el arrastre viscoso. La expresión para la velocidad límite es de la forma
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Dependencia Cuadrática de la VelocidadPara grandes objetos moviéndose a través del aire, la resistencia del aire es aproximadamente proporcional al cuadrado de la velocidad. La forma de la resistencia es donde ρ es la densidad del aire, A el área de la sección transversal y C es el coeficiente numérico de arrastre. El coeficiente de arrastre C es 0.5 para un objeto esférico y según Serwary, puede alcanzar 2 en objetos con formas irregulares. Un objeto cayendo a través del aire alcanzará una velocidad límite cuando la fuerza de arrastre es igual al peso: Esto da una velocidad límite
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Indice Fricción de Fluidos Referencia Serwary & Beichner Cap. 6 | |||||||||||
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Ejemplos de Velocidad Límite
Datos de Serway, Physics for Scientists and Engineers, Table 6.1. Se asume un Coeficiente de arrastre C=0., cayendo a través del aire. Cálculo para GranizoCálculo para una Esfera |
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Velocidad Límite del GranizoLa contribución al peligro del granizo grande, es el hecho de que cae más rápido que el granizo pequeño. Es decir la velocidad límite se incrementa con el tamaño del granizo. Asumiendo que los granizos son esféricos y usando un coeficiente de arrastre de C = 0.5 da lo siguiente:
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Cálculo de la Velocidad LímitePara un objeto esférico cayendo a través del aire, la velocidad límite para el caso de arrastre cuadrático se puede calcular de
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