3.2.- El paracaigudisme
Quan un cos es mou a través d'un fluid com l'aire o l'aigua, el fluid ofereix una resistència que tendeix a disminuir la velocitat del cos. Aquesta força, anomenada força d'arrossegament, s'oposa al moviment del cos i depèn de la forma de l'objecte, de les propietats del fluid i de la velocitat del cos respecte del fluid, i s'oposa al moviment del cos. A diferència de la força de fregament que heu estudiat anteriorment, aquesta força d'arrossegament augmenta amb la velocitat. De manera aproximada, aquesta força és proporcional al quadrat de la velocitat:
on
és la força d'arrossegament, 
la velocitat del cos i 
la constant de proporcionalitat. A velocitats baixes no es nota la força d'arrossegament amb l'aire, però a grans velocitats aquesta força comença a ser rellevant, tal com es manifesta en fer un descens amb esquí o en la pràctica del paracaigudisme.
En el moment en què els paracaigudistes abandonen l'avió, la seva velocitat inicial és zero i la força d'arrossegament també, de manera que els paracaigudistes de la Figura 18 cauen amb l'acceleració de la gravetat. A l'anar augmentant la velocitat, la força de resistència augmenta fins que s'equilibra amb el pes dels paracaigudistes assolint una velocitat constant anomenada velocitat límit.
 |
|
| Figura 18. Diagrama de forces del sistema format pels dos paracaigudistes que fan un salt lliure (Font USMC SGT Mike Black [Public Domain], via Wikimedia Commons) |
 |
on
és la força d'arrossegament, la velocitat del cos i la constant de proporcionalitat. A velocitats baixes no es nota la força d'arrossegament amb l'aire, però a grans velocitats aquesta força comença a ser rellevant, tal com es manifesta en fer un descens amb esquí o en la pràctica del paracaigudisme.En el moment en què els paracaigudistes abandonen l'avió, la seva velocitat inicial és zero i la força d'arrossegament també, de manera que els paracaigudistes de la Figura 18 cauen amb l'acceleració de la gravetat. A l'anar augmentant la velocitat, la força de resistència augmenta fins que s'equilibra amb el pes dels paracaigudistes assolint una velocitat constant anomenada velocitat límit.
Activitat 16 Una safata que cau
Una safata quan cau experimenta la força d'arrossegament. Per això, pot ser útil per a estudiar, per exemple, el moviment dels dos paracaigudistes de la Figura 18.
Per als paracaigudistes, la velocitat límit és aproximadament de 60 m·s-1 (uns 200 km/h). Quan el paracaigudes s'obre, la força d'arrossegament es fa més gran que el pes i la velocitat disminueix. Llavors, la força d'arrossegament també disminueix fins que s'assoleix una nova velocitat límit d'uns 20 km/h, velocitat amb què aterren.
Qüestions
53 Un avió a reacció vola a velocitat constant perque els motors produeixen una empenta de 80.000 N. Quina és la seva acceleració? Quina és la força de fricció que fa l'aire? Quina és la força neta?
54 Una paracaigudista de 64 kg assoleix una velocitat límit de 180 km/h amb braços i cames estesos.
55 Quina és la força que fa l'aire sobre una ploma d' 1g que ha assolit la velocitat terminal?
56 Si un paracaigudista pesat i un de lleuger es tiren a la vegada des del mateix avió, quin dels dos arriba abans al terra?
57 Una paracaigudista salta des d'un helicòpter. Al caure cada vegada amb més velocitat per l'aire, la seva acceleració augmenta, disminueix o resta igual?
54 Una paracaigudista de 64 kg assoleix una velocitat límit de 180 km/h amb braços i cames estesos.
(a) Quina és la intensitat de la força d'arrossegament?
(b) Quin és el valor del paràmetre b?
55 Quina és la força que fa l'aire sobre una ploma d' 1g que ha assolit la velocitat terminal?
56 Si un paracaigudista pesat i un de lleuger es tiren a la vegada des del mateix avió, quin dels dos arriba abans al terra?
57 Una paracaigudista salta des d'un helicòpter. Al caure cada vegada amb més velocitat per l'aire, la seva acceleració augmenta, disminueix o resta igual?
 |
|
| Figura 19. Gràfica de la qüestió 59 |
58 Un objecte que cau a la velocitat límit està en caiguda lliure?
59 Al laboratori, la manera més fàcil de simular la caiguda d'un paracaigudista és deixar caure una safata de paper de la grandària d'un CD, aproximadament. Se n'ha estudiat el moviment de caiguda, i el resultat es representa en la gràfica que es mostra en la Figura 19. Descriviu el moviment de manera qualitativa i quantitativa.
59 Al laboratori, la manera més fàcil de simular la caiguda d'un paracaigudista és deixar caure una safata de paper de la grandària d'un CD, aproximadament. Se n'ha estudiat el moviment de caiguda, i el resultat es representa en la gràfica que es mostra en la Figura 19. Descriviu el moviment de manera qualitativa i quantitativa.
Activitat 17 El dia que vaig volar
Un salt al buit des de 400 metres d'altura . Una acceleració de 0 a 150 km/h en només 7 segons. El cor batega a 200 pulsacions per minut, l'adrenalina es dispara... la sensació més forta que he experimentat en la meva vida!
Llicenciat sota la Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License