¿Por qué las gotas de lluvia caen con velocidad constante?

Question

¿Por qué las gotas de lluvia caen con velocidad constante?

usuario315348

Mientras leía mi libro de física. Encontré una línea que dice que:

La gota de lluvia cae con una velocidad constante porque el peso (que es la fuerza de gravedad que actúa sobre el cuerpo) de la gota se equilibra con la suma de la fuerza de flotación y la fuerza debida a la fricción (o viscosidad) del aire. Por lo tanto, la fuerza neta sobre la gota es cero, por lo que cae con una velocidad constante.

No estaba satisfecho con la explicación, así que busqué en Internet, que también tenía explicaciones similares:

La gota que cae aumenta la velocidad hasta que la resistencia del aire es igual a la atracción de la gravedad, momento en el cual la gota comienza a caer a una velocidad constante, su velocidad terminal.

Mi confusión con respecto al asunto es que si la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo (aquí la gota de lluvia) es cero, entonces debería permanecer suspendido en el aire en lugar de caer hacia la tierra. Entonces, ¿cómo es que la gota de lluvia sigue cayendo cuando la fuerza neta que actúa sobre ella se vuelve cero? ¿Cómo la resistencia del aire y otras fuerzas impiden que la gota de lluvia adquiera un movimiento descendente acelerado?

jamesqf

Excepto que las gotas de lluvia no caen a una velocidad constante particular. Cualquier gota de lluvia en particular lo hará, una vez que alcance la velocidad terminal, pero esa velocidad depende del tamaño de la gota y de otros factores como la elevación. Pero CUALQUIER COSA que caiga a través de un medio gaseoso o líquido eventualmente alcanzará una velocidad terminal que depende de factores que incluyen el tamaño, la forma y la densidad.

adil mohamed

@jamesqf ¿incluidos los paracaidistas?

un barrio pobre

Si desea ser REALMENTE técnico, la velocidad terminal también será diferente dependiendo de la presión del aire, por supuesto, esta diferencia será tan leve que realmente no importará... 6,99993 m/s y 7,00012 m/s son básicamente la misma velocidad .

nick mateo

@AdilMohammed: por supuesto, incluidos los paracaidistas. Sin embargo, son capaces de reconfigurar sus cuerpos en poses con diferentes velocidades terminales.

eps

@AdilMohammed Tenía curiosidad, así que hice algunos cálculos rápidos, incluso con una inmersión perfectamente optimizada, alcanzará su velocidad máxima (alrededor de ~180 m/s o 310 mph) aproximadamente 14 segundos después de su salto, habiendo viajado aproximadamente 1000 m (3240 pies ). Las alturas de salto típicas comienzan en aproximadamente 4200 m (14 000 pies), por lo que aún tiene mucho camino por recorrer después de alcanzar la velocidad terminal. Todos estos números están un poco equivocados ya que no consideré correctamente la resistencia del viento, pero están en el estadio correcto. Por supuesto, en la configuración de arrastre completo, llegará a la televisión mucho más rápido.

david blanco

Por contradictorio que parezca, es un concepto clave de la física que cualquier objeto que se mueva con velocidad constante, independientemente de cuál sea esa velocidad, experimente una fuerza NETA cero. En otras palabras, no se necesita una fuerza neta para mantener un objeto en movimiento a velocidad constante.

jamesqf

@Adil Mohammed: Los paracaidistas son un ejemplo particularmente bueno. No solo pueden alterar su arrastre y, por lo tanto, la televisión. al cambiar la posición de su cuerpo, al abrir sus paracaídas, aumentan enormemente su resistencia, disminuyendo así la velocidad a una velocidad que les permite un aterrizaje seguro. Simple para paracaídas redondos de estilo antiguo, más complicado para los modernos que actúan como un ala.

daniel m

Si un astronauta arroja una pelota de tenis desde su nave espacial (supongamos que no hay planetas o estrellas cerca que se interpongan en el camino), existe la fuerza inicial del empuje. Pero después de que sueltan la pelota, seguirá moviéndose esencialmente para siempre a una velocidad constante, aunque no se aplique ninguna fuerza neta.

daniel wagner

Un experimento mental rápido: supongamos que tiene razón y que la fuerza neta cero significa que no hay movimiento. Entonces, ¿por qué "inmóvil con respecto a la Tierra" es el tipo correcto de inmóvil para nuestra gota de lluvia, y no, digamos, "inmóvil con respecto al vuelo 6502 de United" (como lo están las personas dentro cuando sienten una fuerza neta cero) o " inmóviles con respecto al sol" (como lo están los átomos en la superficie del sol cuando sienten una fuerza neta cero)?

J...

Este fenómeno se denomina: Velocidad terminal .

graham

" Entonces, ¿cómo es que la gota de lluvia sigue cayendo cuando la fuerza neta que actúa sobre ella se vuelve cero ?" No sé en qué nivel de libro de física estás actualmente, pero esto normalmente se enseña alrededor de los 11 o 12 años en la escuela. Tienes que volver a ese nivel de física y empezar de nuevo, porque eres literalmente incapaz de llevar a cabo ningún estudio de física más allá de ese punto. Todo se basa en esos conceptos básicos, y simplemente no los tienes.

Respuestas (14)

¿Por qué las gotas de lluvia caen con velocidad constante?

Excepto que las gotas de lluvia no caen a una velocidad constante particular. Cualquier gota de lluvia en particular lo hará, una vez que alcance la velocidad terminal, pero esa velocidad depende del tamaño de la gota y de otros factores como la elevación. Pero CUALQUIER COSA que caiga a través de un medio gaseoso o líquido eventualmente alcanzará una velocidad terminal que depende de factores que incluyen el tamaño, la forma y la densidad.
Si desea ser REALMENTE técnico, la velocidad terminal también será diferente dependiendo de la presión del aire, por supuesto, esta diferencia será tan leve que realmente no importará... 6,99993 m/s y 7,00012 m/s son básicamente la misma velocidad .
@AdilMohammed: por supuesto, incluidos los paracaidistas. Sin embargo, son capaces de reconfigurar sus cuerpos en poses con diferentes velocidades terminales.
@AdilMohammed Tenía curiosidad, así que hice algunos cálculos rápidos, incluso con una inmersión perfectamente optimizada, alcanzará su velocidad máxima (alrededor de ~180 m/s o 310 mph) aproximadamente 14 segundos después de su salto, habiendo viajado aproximadamente 1000 m (3240 pies ). Las alturas de salto típicas comienzan en aproximadamente 4200 m (14 000 pies), por lo que aún tiene mucho camino por recorrer después de alcanzar la velocidad terminal. Todos estos números están un poco equivocados ya que no consideré correctamente la resistencia del viento, pero están en el estadio correcto. Por supuesto, en la configuración de arrastre completo, llegará a la televisión mucho más rápido.
Por contradictorio que parezca, es un concepto clave de la física que cualquier objeto que se mueva con velocidad constante, independientemente de cuál sea esa velocidad, experimente una fuerza NETA cero. En otras palabras, no se necesita una fuerza neta para mantener un objeto en movimiento a velocidad constante.
@Adil Mohammed: Los paracaidistas son un ejemplo particularmente bueno. No solo pueden alterar su arrastre y, por lo tanto, la televisión. al cambiar la posición de su cuerpo, al abrir sus paracaídas, aumentan enormemente su resistencia, disminuyendo así la velocidad a una velocidad que les permite un aterrizaje seguro. Simple para paracaídas redondos de estilo antiguo, más complicado para los modernos que actúan como un ala.
Si un astronauta arroja una pelota de tenis desde su nave espacial (supongamos que no hay planetas o estrellas cerca que se interpongan en el camino), existe la fuerza inicial del empuje. Pero después de que sueltan la pelota, seguirá moviéndose esencialmente para siempre a una velocidad constante, aunque no se aplique ninguna fuerza neta.
Un experimento mental rápido: supongamos que tiene razón y que la fuerza neta cero significa que no hay movimiento. Entonces, ¿por qué "inmóvil con respecto a la Tierra" es el tipo correcto de inmóvil para nuestra gota de lluvia, y no, digamos, "inmóvil con respecto al vuelo 6502 de United" (como lo están las personas dentro cuando sienten una fuerza neta cero) o " inmóviles con respecto al sol" (como lo están los átomos en la superficie del sol cuando sienten una fuerza neta cero)?
" Entonces, ¿cómo es que la gota de lluvia sigue cayendo cuando la fuerza neta que actúa sobre ella se vuelve cero ?" No sé en qué nivel de libro de física estás actualmente, pero esto normalmente se enseña alrededor de los 11 o 12 años en la escuela. Tienes que volver a ese nivel de física y empezar de nuevo, porque eres literalmente incapaz de llevar a cabo ningún estudio de física más allá de ese punto. Todo se basa en esos conceptos básicos, y simplemente no los tienes.

niels nielsen · Answer 1

Aquí hay una forma ligeramente diferente de pensar en esto. Si la fuerza neta es cero, la aceleración de la gota es cero, aunque su velocidad no sea cero. Con la aceleración cero, la velocidad permanece constante mientras cae.

roger vadim · Answer 2

Si las fuerzas sobre un objeto se suman a cero (en un marco de referencia inercial), experimenta una aceleración cero y, por lo tanto, se mueve con una velocidad constante (pero no necesariamente una velocidad cero). Por lo tanto, este es un caso particular de la segunda ley de Newton (que no debe confundirse con la primera ley de Newton, que define los marcos de referencia interciales).

Matemáticamente, el movimiento de una gota se puede describir como

\frac{d r}{d t} = v, metro \frac{d v}{d t} = metro gramo + F_{d r a gramo},

$\frac{d\mathbf{r}}{dt}=\mathbf{v},\\ m\frac{d\mathbf{v}}{dt}=m\mathbf{g} + \mathbf{F}_{drag},$ (para simplificar, desprecio la flotabilidad). La fuerza de arrastre está dirigida contra la velocidad de caída y se puede modelar como

F_{d r a gramo} = - metro γ v .

$\mathbf{F}_{drag}=-m\gamma\mathbf{v}.$ Elegir nuestro

y

$y$ -eje a lo largo de la dirección vertical y suponiendo que la velocidad de caída inicial es cero, tenemos:

metro \frac{d v_{y}}{d t} = - metro gramo - metro γ v_{y} \to \frac{d v_{y}}{d t} = - gramo - γ v_{y}

$m\frac{d v_y}{dt}=-mg-m\gamma v_y\rightarrow \frac{d v_y}{dt}=-g-\gamma v_y$ La velocidad estacionaria se puede obtener fácilmente al establecer el lado derecho de esta ecuación en cero:

v_{0} = - \frac{gramo}{γ} .

$v_0=-\frac{g}{\gamma}.$ La ecuación diferencial anterior también se puede resolver fácilmente con los métodos habituales como

v_{y} (t) = \frac{gramo}{γ} ({mi}^{- γ t} - 1) .

$v_y(t)=\frac{g}{\gamma}(e^{-\gamma t}-1).$ Esta ecuación describe una caída que comienza con una velocidad inicial cero, acelera hacia la tierra y finalmente se acerca a la velocidad

v_{0}

$v_0$ .

ingrese la descripción de la imagen aquí

(La imagen está tomada de este enlace )

El mismo fenómeno se estudia a menudo como un ejercicio de laboratorio en los programas de física, donde se dejan caer pequeñas bolas en un líquido viscoso, como el glicerol: debido a la alta viscosidad del líquido, la bola alcanza rápidamente su velocidad estacionaria y luego se mueve con una velocidad constante. . Por ejemplo, ver este video

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Si bien el cálculo anterior asumió que la fuerza de arrastre tiene una velocidad lineal (consulte la ley de Stoke ), el arrastre cuadrático es más apropiado para las velocidades reales de las gotas de lluvia (consulte Velocidad terminal ). Consulte también la discusión sobre la velocidad y el diámetro de las gotas de lluvia, así como la lista de referencias útiles en esta página .

tenga en cuenta que la masa no está en la ecuación de arrastre $F_{d r a gramo} = - \frac{1}{2} ρ A C_{d} v | v |$ $\mathbf{F}_{drag}=-\frac{1}{2} \rho A c_d v \left|v\right|$
Recientemente resolví esto aquí para una constancia $c_d$ y $v\geq0$ ; puedes escribir: $\frac{\partial v}{\partial t} = gramo - k v^{2}$ $\frac{\partial v}{\partial t} = g - k v^2$ dónde $k=\frac{\rho A c_d}{2m}$ . reescribir a $\partial t = \frac{\partial v}{gramo - k v^{2}}$ $\partial t = \frac{\partial v}{g-kv^2}$ . que integrado da $t = \frac{1}{\sqrt{gramo k}} {bronceado}^{- 1} (\sqrt{k / gramo} \cdot v)$ $t=\frac{1}{\sqrt{gk}}\tanh^{-1}\left(\sqrt{k/g} \cdot v \right)$ . reescrito como $v (t) = \sqrt{gramo / k} bronceado (\sqrt{gramo k} \cdot t)$ $v(t)=\sqrt{g/k} \tanh \left(\sqrt{gk} \cdot t\right)$
Entonces la velocidad máxima es $v_{metro a X} = \sqrt{\frac{2 gramo metro}{ρ A C_{d}}}$ $v_{max}=\sqrt{\frac{2gm}{\rho A c_d}}$ desde $\tanh$ convierte a 1

mis2cts · Answer 3

Esta es la primera ley de Newton: si la fuerza desaparece, la velocidad es constante. Constante pero no necesariamente cero.

La fuerza resistiva aumenta a medida que aumenta la velocidad. Cuando es igual a la fuerza gravitacional, la velocidad ya no aumenta y la fuerza total desaparece, lo que lleva a una velocidad constante.

Mecánico · Answer 4

Si la fuerza neta es cero, significa que el cuerpo continúa en un estado de movimiento uniforme (primera ley de Newton o Ley de la inercia). Cuando alcanzó la velocidad terminal, la fuerza neta sobre la gota se hizo cero y continuó su movimiento uniforme (movimiento a lo largo de una línea recta con velocidad constante).

granjero · Answer 5

Mi confusión con respecto al asunto es que si la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo (aquí la gota de lluvia) es cero, entonces debería permanecer suspendido en el aire en lugar de caer hacia la tierra.

La fuerza de fricción solo existe cuando hay movimiento relativo entre una gota y el aire.
Si la gota no se mueve en relación con el aire, la única fuerza sobre ella es la atracción gravitacional de la Tierra que acelerará la gota.
La fuerza de fricción aumenta a medida que aumenta la velocidad relativa entre la gota y el aire, lo que significa que la aceleración de la gota disminuye pero sigue aumentando.
Eventualmente, la velocidad de la gota en relación con el aire es tal que la fuerza de fricción es igual y opuesta a la atracción gravitatoria de la Tierra, por lo que la fuerza neta sobre la gota es cero y se mueve con velocidad constante.

Kezat · Answer 6

La fuerza de la gravedad no cambia (principalmente) cuando cae una gota de agua, si el objeto estaba en el vacío, continuará acelerando a medida que cae, moviéndose cada vez más rápido hasta que golpea el suelo.

Sin embargo, el objeto no está en el vacío, ya que comienza a caer y siente la fuerza del aire que lo atraviesa. La fuerza de la gravedad no aumenta ni cambia , pero las fuerzas del aire sobre la gota aumentan a medida que aumenta la velocidad.

En algún momento, la fuerza de arrastre alcanzará a la fuerza de la gravedad, ya que solo la fuerza de arrastre cambia en relación con la velocidad. Debido a que las fuerzas son iguales y opuestas, las dos fuerzas se cancelarán entre sí. Como sabemos, un objeto en movimiento permanece en movimiento hasta que se le aplica una fuerza. Debido a que la fuerza neta es cero, la velocidad no cambia a la velocidad terminal.

Si la velocidad fuera empujada mágicamente un poco más rápido mientras caía, la fuerza de arrastre (arriba) sería un poco más alta que las fuerzas de la gravedad (abajo) y comenzaría a disminuir, manteniendo un equilibrio perfecto ya que no existen otras fuerzas . para modificar la velocidad .

Otra perspectiva es si disparas una bala directamente al suelo desde, por ejemplo, un globo aerostático. La bala sentirá la fuerza de la gravedad tirando de ella hacia abajo, pero también tendrá arrastre, la fuerza de arrastre comienza más alta que la fuerza de la gravedad, ya que la bala se disparó inicialmente mucho más rápido que la velocidad terminal. Debido a que la fuerza de arrastre es opuesta a la dirección de desplazamiento, la bala disminuirá su velocidad. Hasta que nuevamente las fuerzas se ponen a cero y la velocidad no cambia a medida que cae la bala.

Cruz · Answer 7

Además de las otras respuestas que brindan una explicación física, quizás una prueba matemática pueda convencerlo:

\sum \vec{F} = 0 \to metro \vec{a} = 0

$\sum \vec F = 0 \rightarrow m \vec a = 0$

metro \frac{d \vec{v}}{dt} = 0 \to d \vec{v} = 0. d t

$m\frac{\text{d} \vec v}{\text{dt}} = 0 \rightarrow \text{d} \vec v = 0.\text{d}t$

\int_{v_{i}}^{v_{F}} d \vec{v} = \int_{t_{i}}^{t_{F}} 0. d t

$\int_{v_i}^{v_f}\text{d}\vec v = \int_{t_i}^{t_f}0.\text{d}t$

Δ \vec{v} = 0 \to {\vec{v}}_{F} = {\vec{v}}_{i}

$\Delta \vec{v} = 0 \rightarrow \vec{v}_f = \vec{v}_i$ Por tanto, si la fuerza neta es cero, la velocidad será necesariamente constante, pero no necesariamente cero.

Espero que esto ayude

¡Creo que si pudiera manejar estos conceptos, no habría necesitado hacer la pregunta!
@Trunk, para comprender cómo se mueve un objeto en un fluido con una velocidad constante (también conocida como velocidad terminal), es necesario resolver una ecuación diferencial de primer orden, similar a la de la respuesta de Roger Vadim. Las matemáticas involucradas aquí no son casi nada en comparación con eso.
La ley de Stokes era empírica. $F_v \propto v$ , $F_w = mg =$ constante

Filip Milovanović · Answer 8

Mi confusión con respecto al asunto es que si la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo (aquí la gota de lluvia) es cero, entonces debería permanecer suspendido en el aire en lugar de caer hacia la tierra.

Esto puede ser lo que sugiere su intuición basada en experiencias cotidianas, pero no es así como funcionan las cosas en realidad. Recuerda la primera ley de Newton: las cosas que ya se mueven quieren seguir moviéndose de la misma manera, y no necesitan una fuerza neta para hacerlo. Como la gota ya está cayendo, no es suficiente que la fuerza neta sobre ella se vuelva cero. En cambio, la fuerza neta tendría que invertir la dirección y desacelerar la gota hasta que se detenga. Si después de eso la fuerza neta se vuelve cero, entonces la gota permanecerá suspendida.

Por ejemplo, suponga que fuera un astronauta en un entorno de gravedad cero, digamos en una nave espacial en el espacio exterior. Estás flotando libremente junto a una pared y te empujas con los brazos. Tan pronto como tus brazos dejen la superficie de la pared, la fuerza neta sobre ti es cero, pero no dejarás de moverte. Vas a alejarte flotando y golpearás la pared del otro lado. A menos que tenga un jet pack personal, o algo que lanzar, para generar una fuerza de reacción en usted, no hay nada que pueda hacer para reducir la velocidad, acelerar o cambiar de dirección.

MrSparkly · Answer 9

Para la intuición, piense en curling (excepto que la lluvia cae, las piedras curling se mueven horizontalmente). Una vez que se suelta la piedra, no hay fuerzas horizontales sobre la piedra (excepto una ligera fricción), pero se mueve a una velocidad aproximadamente constante (la ligera fricción la ralentiza con el tiempo). El jugador primero acelera la piedra, al igual que la gravedad primero acelera las gotas de lluvia. Entonces, si la fuerza neta es cero, la velocidad no cambia. Si esto se debe a una falta casi total de fuerzas (una piedra que se encrespa liberada) oa fuerzas que suman cero (gotas de lluvia), es irrelevante. Una fuerza neta de cero conserva el estado anterior: ya sea parado o con una velocidad constante.

sandesh goli · Answer 10

Todo el viaje de la gota de lluvia se puede explicar de la siguiente manera:

En primer lugar, la gota de lluvia parte de la nube hacia la Tierra con velocidad inicial cero. Existen dos fuerzas, la fuerza de flotabilidad y la fuerza gravitacional en conflicto entre sí. La fuerza gravitacional de la Tierra acelera la gota de lluvia hacia abajo y la fuerza de flotación es muy pequeña (ya que la densidad del agua es mucho mayor que la del aire). Entonces la velocidad de caída aumenta.

A medida que aumenta la velocidad, la gota de lluvia experimentará una nueva fuerza que actúa hacia arriba: la resistencia del aire. Esta es una fuerza de fricción. A diferencia de la fricción entre cuerpos rígidos, esta fricción fluida depende de la velocidad relativa entre las superficies. Eso significa que a medida que aumenta la velocidad de las gotas de lluvia, también aumenta la fricción del fluido. Entonces, las fuerzas sobre la gota de lluvia ahora son la flotabilidad y la fuerza gravitacional, que son constantes, y la fricción del fluido, que aumenta.

Cuando la velocidad de la gota de lluvia aumenta tanto que la fricción del fluido es igual a la fuerza de flotación de la fuerza gravitatoria, la fuerza neta sobre la gota de lluvia finalmente se vuelve cero . Ahora la gota ya no acelera, por lo tanto, la velocidad de la gota está saturada .

Gran respuesta, muy amigable para principiantes, muy educativa, muy bien expresada. La búsqueda de "velocidad saturada" muestra temas sobre el comportamiento de los electrones. ¿Es "saturado" también un término normal para describir la velocidad terminal?

Árpád Szendrei · Answer 11

Hay una muy buena respuesta de @Farcher, envío mi respuesta porque creo que, en ciertos casos, una imagen es más que palabras, y para agregar algunos datos interesantes.

En su caso, la gota de lluvia hace lo mismo, cae en paracaídas, primero, acelera, hasta que el aumento de la resistencia del aire cancela la gravedad (aceleración), después de lo cual la gota de lluvia cae a una velocidad constante porque la resistencia del aire y la gravedad (aceleración) están en equilibrio. .

Harry caso · Answer 12

La fuerza neta no se vuelve cero al principio, lleva algo de tiempo. Si consideras teóricamente, el arrastre es como un decaimiento exponencial y se extingue en el infinito. Pero si lo consideramos en la práctica, la aceleración de digamos $0.00000002\ \mathrm{m/s^2}$ puede tomarse como cero.

Prácticamente:

La ecuación para la fuerza de arrastre está dada por

$F_d = \frac 12\rho DAv^2$

$\rho$ es la densidad del medio a través del cual se mueve la gota de lluvia.

$F_d$ es la fuerza de arrastre.

$D$ - Coeficiente de arrastre

$A$ - Área de superficie de la gota de lluvia

$v$ - velocidad con la que está cayendo.

Cuando el cuerpo parte del reposo, su velocidad aumenta debido a $F_g=mg$ (Fuerza gravitacional)

A medida que aumenta la velocidad, la fuerza de arrastre aumenta como un término cuadrado. Entonces, en un punto, la fuerza neta que actúa es cero, no acelerará, está cayendo, su velocidad no cambia.

Considere el momento en que la fuerza neta se vuelve cero, en ese momento, está cayendo, si se quedara quieto en ese momento, entonces una gran fuerza debe actuar en la dirección opuesta a la que está cayendo, pero no existe tal fuerza. , drag no logra esto, porque tiene un trabajo importante de hacer frente a la gravedad. Por lo tanto, no hay una nueva fuerza (es decir,) solo actúan dos fuerzas: Arrastre y Gravedad .

Consideremos un espacio donde no hay atmósfera ni gravedad debido a ningún planeta, si lanzamos una pelota ¿se detiene o se mueve continuamente?

Ciertamente podemos decir que si se detuviera, se debe a algún tipo de fuerza, no le estamos dando ninguna fuerza, por lo que debe moverse.

Esto es lo que sucede en el caso de la gota de lluvia, sigue cayendo porque las dos fuerzas que actúan sobre ella se anulan y alguna otra fuerza debe detenerla, ya que no hay otra fuerza que siga cayendo. La Primera Ley de Newton lo dice maravillosamente.

Pito · Answer 13

Pito

La respuesta a la pregunta se encuentra en la primera ley del movimiento de Newton:

Un objeto en reposo permanece en reposo, y un objeto en movimiento permanece en movimiento a velocidad constante y en línea recta a menos que una fuerza desequilibrada actúe sobre él.

https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/newtons-laws-of-motion/

ZaellixA

Hola y bienvenido a Physics SE. Sobre las gotas de lluvia actúa una fuerza constante, la gravedad. Incluso si consideramos la gravedad constante independientemente de la altura desde el centro de la tierra, debería proporcionar una aceleración constante (segunda ley de Newton). La razón por la que las gotas de lluvia caen con velocidad constante (suponiendo viento cero) es la resistencia, que es (aproximadamente) proporcional a la velocidad. Así, a cierta velocidad específica, el arrastre será igual a la gravedad, equilibrando así las fuerzas que actúan sobre la gota de lluvia. No estoy seguro de que esto sea lo que pretendías describir, pero si este es el caso, deberías tratar de ser un poco más claro y tal vez explicativo.

Pito

Bueno, el OP ya descubrió que las fuerzas están equilibradas. Lo que quería señalar es que recordar la primera ley de Newton ya ayudaría a aclarar el dilema.

Gerald Connolly · Answer 14

Están sucediendo muchas cosas en la nube a medida que se forman las gotas de lluvia. En primer lugar, el aire cálido y húmedo se eleva, a medida que esta columna de aire se eleva, se expande (la presión se reduce a medida que se gana altura) y se enfría, eventualmente, la humedad en el aire se precipitará sobre cualquier aerosol en el aire ascendente y formará una nube. Las gotas de agua se fusionarán y acumularán hasta que el peso de la gota de agua exceda la corriente ascendente que la mantiene en el aire. ¡Nota: una nube esponjosa de un kilómetro de ancho pesa alrededor de 6 toneladas!

¡Entonces la diversión comienza con las otras respuestas!

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