¿El viento acelera las cosas o acelera las cosas?

Esta pregunta puede parecer extraña, pero no se me ocurre nada mejor. Así que iré directo al grano.

Digamos que hay un proyectil en el aire que va hacia el este, disparado en cierto ángulo, con cierta velocidad. Luego está el viento que sopla, digamos 5 metros por segundo en la misma dirección que el proyectil.

Entonces, ¿cómo afectará el viento al proyectil? ¿Acelerará 5 metros por segundo cada segundo que dure en el aire, o la velocidad aumentará en 5 metros por segundo durante todo el tiempo? ¿Y si el viento va exactamente en dirección opuesta? ¿Tendrá un efecto negativo? ¿También debería tener en cuenta el arrastre que hace el objeto, la masa, la velocidad terminal o si hay otras cosas que me he perdido?

No me importa si das fórmulas. También ayudaría. Pero solo quería saber, en términos simples porque no estoy tan inclinado a los términos usados ​​en física, los efectos de un viento que sopla en el movimiento de un proyectil.

Gracias de antemano y disculpe si cometí algunos errores o malentendidos con esta publicación o si usé las etiquetas incorrectas. Siéntete libre de editarlo.

Gracias de nuevo
Vicente :)

Para evitar estas respuestas largas (que parecen ignorar su solicitud): el viento es una fuerza (partículas que bombardean su objeto) y, por lo tanto, (según la Ley de Newton) acelera las cosas.
@Chris: No. El viento no es una fuerza. Es solo una masa de aire en movimiento.
Obviamente, el viento significaba que induce una fuerza.
@Chris, entonces, ¿realmente acelera las cosas?
¿Y debería considerar el viento como una aceleración en el eje x al igual que la gravedad en el eje y? ¿O entendí mal las cosas?
Uhhhh, está en cualquier dirección que sople. Si realmente quieres aprender estas cosas, te aconsejo que saques un libro sobre mecánica newtoniana.
Uhmm, sopla en el eje x...

Respuestas (3)

El arrastre del proyectil está determinado por su velocidad en relación con el aire que lo rodea. A altas velocidades, la resistencia del aire es aproximadamente el cuadrado de la velocidad del aire, por lo que varía bastante rápido con la velocidad.

Entonces, si no hay viento, la resistencia es proporcional al cuadrado de la velocidad del proyectil.

Si hay un viento de 5 m/s en la dirección de desplazamiento, la resistencia es proporcional a ( v − 5 ) 2 entonces es más bajo y el proyectil viaja más lejos.

Si hay un viento de 5 m/s en contra de la dirección de desplazamiento, la resistencia es proporcional a ( v + 5 ) 2 entonces es más alto y el proyectil viaja una distancia más pequeña.

Respuesta al comentario : no hay nada terriblemente complicado en la idea básica de la resistencia del aire. Si alguna vez ha montado en bicicleta, sabrá que es mucho más fácil andar en bicicleta con el viento detrás de usted que andar en contra del viento. El problema es que a altas velocidades el movimiento del aire es turbulento y la turbulencia hace que sea imposible calcular exactamente la resistencia del aire. A riesgo de salirse por la tangente, el movimiento del aire se describe mediante las ecuaciones de Navier-Stokes y, para el movimiento turbulento, éstas son extremadamente difíciles de resolver incluso utilizando una supercomputadora. De hecho, hay un premio de un millón de dólares para cualquiera que encuentre una forma de resolver las ecuaciones de Navier Stokes.

Dado que es imposible calcular exactamente la resistencia del aire, los físicos han ideado fórmulas aproximadas mediante experimentos, es decir, miden la resistencia del aire en función de la velocidad. Podrías hacer exactamente lo mismo montando tu bicicleta a diferentes velocidades.

Al hacer los experimentos e incluir algunos conceptos físicos básicos, los físicos han llegado a la ecuación para la resistencia del aire que mencionó Pygmalion:

F D = 1 2 ρ v 2 C d A

Esta ecuación es útil para conectarse a las computadoras para que podamos calcular la resistencia del aire, pero debe recordar que es solo aproximada.

Por lo general, el cálculo de las trayectorias, incluida la resistencia del aire, solo se puede realizar mediante métodos numéricos porque no existen soluciones analíticas. Consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Trajectory_of_a_projectile#Trajectory_of_a_projectile_with_air_resistance para obtener información sobre esto.

Eso es un poco confuso. Mente elaborar un poco. Sé que el arrastre es exactamente en la dirección opuesta de la fuerza cuando se trata de vectores. Pero, ¿podría explicar un poco acerca de que la resistencia es proporcional al cuadrado de la velocidad? He leído cosas al respecto, pero no puedo entenderlo completamente. Siempre hubo fórmulas que solo he visto en cálculo, lo cual es realmente confuso. ¿Podrías hacerlo más simple?
@jarenz La fuerza de arrastre es opuesta a la velocidad relativa y no a la fuerza ... Y la fórmula para la fuerza de arrastre es empírica, así es como se comporta la naturaleza y no tenemos influencia en su forma.
@Pygmalion Lo siento. Todo está mezclado. Parece que no puedo obtener los términos correctamente. Entonces, por favor, una última cosa, ¿dónde o cómo debo usar ese (v+5)^2? Lo siento por la molestia. :|
@jarenz Me temo que necesitaría conocer el contexto de su problema para responder eso.
@jarenz: he editado mi publicación para responder a tu comentario
@JohnRennie Gracias por eso. He leído algunos de los enlaces que has proporcionado. Pero lo intentaré de nuevo y tal vez obtenga algo de eso.
@Pygmalion La verdad es que planeo simular movimientos de proyectiles con entradas como Fuerza inducida al objeto, masa del objeto y ángulo. También planeo agregar algunas corrientes de aire aleatorias que soplen horizontalmente, hacia la izquierda o hacia la derecha. Mi problema es cómo se comportará el proyectil mientras está en el aire con el viento soplando. Así que ese es básicamente todo el escenario. Espero no haberme perdido algo. :)

El aire afecta el proyectil por la fuerza de arrastre, que es

F D = 1 2 ρ v 2 C d A .

Aquí ρ es la densidad del aire, C d es el coeficiente de arrastre, A es el área de la sección transversal del proyectil y lo más importante v es la velocidad relativa entre el aire y el proyectil.

Entonces, ¿dónde está la velocidad del viento? v → a entrar en la ecuacion? En un momento dado, la velocidad del proyectil con respecto al suelo es v → ′ y la velocidad del aire en relación con el suelo no es más que la velocidad del viento v → a , entonces v → = v → ′ − v → a . Entonces, para encontrar respuestas a sus preguntas, todo lo que tiene que hacer es agregar vectores de velocidad del viento y velocidad del proyectil en cualquier momento dado.

Entonces, si obtengo los vectores x e y del viento y de la velocidad del proyectil, ¿debería simplemente sumarlos o restarlos según la dirección de una coordenada cartesiana? ¿Está bien?
@jarenz Definitivamente debería restarlos , ya que está buscando la velocidad relativa , es decir, la velocidad del aire que el proyectil "siente", es decir, si v → ′ = v X ′ i → + v y ′ j → y v → a = v a X i → + v a y j → , entonces v → = ( v X ′ − v a X ) i → + ( v y ′ − v a y ) j →
@jarenz Los problemas con las fuerzas de arrastre generalmente no se pueden resolver analíticamente. Por lo tanto, en problemas básicos, se supone que la fuerza de arrastre es insignificante, pero la velocidad del viento debe agregarse a la velocidad "propia" del objeto.
Por lo tanto, no debería molestarme con el arrastre, porque solo quería hacer una simulación un poco similar a la realidad.
@jarenz Si desea hacer una simulación simple, ignore el arrastre. Si incluye arrastrar, debe encontrar soluciones numéricas , lo cual no es nada fácil (debe escribir un programa).
Bueno, estaré codificando desde cero de todos modos, así que no me importa en absoluto. :)

Hace lo mismo que si no hubiera viento pero el cañón (que dispara hacia el Este) viaja a 5 m/s hacia el Oeste cuando dispara.

¿El viento acelera las cosas o acelera las cosas?
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