Velocidad límite para niños
La velocidad límite o velocidad final es la velocidad más alta que puede alcanzar un objeto cuando se mueve a través de un líquido o un gas, como el aire. Esto ocurre cuando la fuerza que lo empuja hacia abajo (como la gravedad) se equilibra con la fuerza de resistencia del fluido (como la resistencia del aire). Un buen ejemplo es un paracaidista que cae desde una gran altura: al principio acelera, pero luego alcanza una velocidad constante.
Cuando un objeto cae, la gravedad lo acelera. Pero el aire o el agua por donde se mueve lo frenan. Esta fuerza de frenado aumenta a medida que el objeto va más rápido. Llega un momento en que la fuerza de la gravedad y la fuerza de frenado se igualan. En ese punto, el objeto deja de acelerar y sigue cayendo a una velocidad constante, que es la velocidad límite.
Contenido
¿Cómo funciona la velocidad límite?
Para entender la velocidad límite, piensa en dos fuerzas principales que actúan sobre un objeto que se mueve en un fluido:
- Fuerza de gravedad: Es la fuerza que tira del objeto hacia abajo, haciendo que acelere.
- Fuerza de resistencia del fluido: Es la fuerza que se opone al movimiento del objeto. Esta fuerza aumenta a medida que el objeto se mueve más rápido.
Cuando estas dos fuerzas se equilibran, la aceleración del objeto se vuelve cero y su velocidad se mantiene constante. Esa velocidad constante es la velocidad límite.
Velocidad límite en diferentes tipos de movimiento
La forma en que la fuerza de resistencia actúa sobre un objeto depende de cómo se mueve el fluido a su alrededor.
Movimiento suave (Flujo laminar)
Imagina que un objeto pequeño y liso, como una canica, cae lentamente en un líquido espeso. El líquido fluye de manera suave alrededor de la canica, sin formar remolinos. A este tipo de movimiento del fluido se le llama flujo laminar. En este caso, la fuerza que frena el objeto es directamente proporcional a su velocidad. Cuanto más rápido va, más lo frena el líquido. La ley de Stokes describe este tipo de resistencia.
Movimiento con remolinos (Flujo turbulento)
Ahora, piensa en un paracaidista cayendo a gran velocidad. El aire no fluye suavemente alrededor de su cuerpo; en cambio, forma muchos remolinos y torbellinos. A esto se le llama flujo turbulento. En este caso, la fuerza que frena al objeto es proporcional a la velocidad al cuadrado. Esto significa que la resistencia aumenta mucho más rápido a medida que la velocidad sube. La forma del objeto y la densidad del fluido también son muy importantes aquí.
Ejemplos de velocidad límite
La velocidad límite es diferente para cada objeto, dependiendo de su peso, su forma y el tipo de fluido por el que se mueve.
- Paracaidista: Un paracaidista en caída libre, con los brazos y piernas extendidos (posición horizontal), puede alcanzar una velocidad límite de unos 55 metros por segundo (aproximadamente 198 kilómetros por hora). Si se encoge, puede ir más rápido.
- Gota de lluvia: Una gota de lluvia pequeña tiene una velocidad límite mucho menor, alrededor de 8.88 metros por segundo (unos 32 kilómetros por hora), dependiendo de su tamaño. Si no tuvieran velocidad límite, las gotas de lluvia caerían tan rápido que serían peligrosas.
La velocidad límite es un concepto importante en la física que nos ayuda a entender cómo se mueven los objetos en el aire o en el agua.
Véase también
En inglés: Terminal velocity Facts for Kids
- Ley de Stokes
- Caída libre
