¿Alguien me puede ayudar a entender por qué en caída libre la fuerza sobre el eje vertical es F= -mg-kv, donde k es la constante de resistencia del aire y v la velocidad?
Suponga que el eje vertical es positivo en la dirección hacia arriba. Entonces la aceleración es negativa, así que está bien. La resistencia del aire debe ser positiva porque debe oponerse a la aceleración. ¿Estoy en lo correcto o incorrecto? Porque no entiendo cómo la resistencia del aire y la aceleración podrían tener el mismo signo. De hecho, al abrir un paracaídas, todo lo que hacemos es aumentar la resistencia del aire y, por lo tanto, equilibrar las dos fuerzas.
La fuerza F se considera positiva si es hacia arriba y negativa si es hacia abajo. Entonces -mg significa que la fuerza gravitatoria es hacia abajo. El término -kv significa que, si el cuerpo se mueve hacia arriba (v positiva), la fuerza de arrastre es hacia abajo, y si el cuerpo se mueve hacia abajo (v negativa), la fuerza de arrastre es hacia arriba. Esto es completamente consistente con nuestras expectativas.
Un modelo general de fuerzas inquietas que dependen de la velocidad puede ser dado por la siguiente ecuación,
Elegimos que la fuerza dependa de cualquiera de los términos o ambos dependiendo de la magnitud de la velocidad.
En su caso, dado que estamos hablando de cuerpos que caen, podemos suponer que la velocidad es pequeña e ignorar la término.
La fuerza de resistencia siempre se opone al movimiento de un cuerpo.
El cuerpo del que hablas se está cayendo debido a la aceleración de la gravedad. Dado que las fuerzas inquietas siempre tienden a llevar el cuerpo en movimiento al reposo, las fuerzas inquietas actuarán hacia arriba en un intento de reducir la velocidad del objeto.
Así que tenemos dos fuerzas, la gravedad que tira del objeto hacia abajo y la resistencia del aire que trata de frenar el objeto.
Escribiendo la ecuación de movimiento del cuerpo usando la convención de signos (hacia arriba como positivo), obtenemos
La forma vectorial de la ecuación sería
Tenga en cuenta que la velocidad y la aceleración están en direcciones opuestas, de ahí el signo negativo adicional.
Los signos de las dos fuerzas están en dirección opuesta, lo que está de acuerdo con nuestras experiencias e intuición cotidianas.
Se dice que un objeto está en caída libre si su movimiento es causado únicamente por la gravedad . Su caso donde el aire proporciona resistencia, no se puede decir que el objeto en movimiento esté en caída libre.
(Video-Conferencia) 12: Fuerzas Resistivas | 8.01 Mecánica clásica, otoño de 1999 (Walter Lewin)
Usted acepta que en el sistema de coordenadas que se usa generalmente, arriba es "+" y abajo en "-", por lo que mg es "-", en cuanto a su problema,
{ Fricción/Arrastre } LA FUERZA NO TIENE UNA DIRECCIÓN PREDEFINIDA
más bien es opuesta a la dirección de la velocidad en cualquier punto {o velocidad relativa en caso de fricción}, que es exactamente lo que dice la ecuación, sin importar qué sistema de coordenadas hubiéramos usado, la fuerza de arrastre del aire siempre habría sido "-Kv" de ninguna manera o forma, nunca soportará la velocidad. donde k es positivo
W máx.
Yashas
Euler_Salter