Movimientos con resistencia del aire

MOVIMIENTO CON RESISTENCIA DEL AIRE

RÉCORD DE CAÍDA LIBRE

M. Chisov, subteniente de la antigua Unión Soviética, volaba llyushin 4 en un día gélido de enero de 1942 cuando fue atacado por 12 Messerschmitts alemanes. Convencido de no tener posibilidades de sobrevivir si se quedaba en su avión ya muy averiado, Chisov se hizo expulsar a 6.700 m de altura. Todavía con los cazas merodeando,Chisov decidió caer libremente hasta salir de la zona. Su plan fue no abrir su paracaídas sino hasta estar a unos 300 m del suelo. Desafortunadamente perdió el conocimiento en el camino. Por suerte aterrizó en la orilla de una cuesta muy pendiente cubierta con 1m de nieve. Llegó a unos 190 km/h e hizo un surco en esa pendiente hasta quedar detenido en el fondo. Despertó 20 minutos después, raspado ydolorido, pero por milagro sólo sufrió una contusión en la espina y se le fracturó la pelvis. Tres meses y medio después regresó a trabajar como instructor de vuelo.

NO PRECISAMENTE CAIDA LIBRE

Si todo lo demás es constante, la rapidez terminal aumenta a medida que se incrementa el peso del objeto y disminuye si aumenta el área transversal. La rapidez terminal de una bala ((9 m/s) es menorque la de una bala de cañón ((250 m/s). La rapidez terminal de un niño es menor que la de un adulto. Esto explica, en parte, que los animales pequeños y los insectos sobrevivan a caídas inmensamente mayores que su tamaño. La fricción del aire nos salva de los daños de las gotas de lluvia y del granizo, que por lo general llegan a la tierra sólo a unos 25 o 30 km/h, pero si no fuera por el airecaerían a varios cientos de kilómetros por hora. En caída libre, sin resistencia del aire, el granizo caída desde nubes cúmulos-nimbus (con alturas que pueden superar los 9.000 m) llegaría a la asombrosa velocidad de 420 m/s.
Galileo sabía que para todos los cuerpos que caen, la resistencia del aire "convierte al movimiento en uniforme", siempre que el descenso fuera suficientemente largo. Susideas fueron confirmadas unos 30 años después, cuando Robert Boyle obtuvo el vacío en el interior de un cilindro largo y, por primera vez, dejó caer diversos objetos en el vacío. Ningún argumento teórico es más convincente que ver caer una pluma y un balín de plomo, y que lleguen al fondo juntos, con un golpe seco.

BALÍSTICA CON RESISTENCIA DEL MUNDO REAL

El análisis anterior están bien paraartilleros en la Luna, donde no hay atmósfera, pero en la Tierra falla bastante al ir más allá de un juego de pelota. La fricción del aire tiene un efecto apreciable sobre los proyectiles, en especial los que son ligeros y rápidos; la resistencia es proporcional al cuadrado de la velocidad. Una pelota de béisbol bien bateada, que dure mucho en el aire, puede perder hasta la mitad de su rapidezinicial, y llegar sólo un poco más allá de lo que hubiera llegado sin fricción. Un balón de básquetbol se lanza, normalmente, a baja velocidad, de unos 7,6 m/s, (25 pies/s) con lo que se mantiene baja la resistencia, pero el poco peso del balón y su gran área superficial favorece la fricción. Hay una desaceleración aproximada de 1m/s2 tangente a la trayectoria de vuelo. Un jugador debe compensar esaresistencia lanzando el balón con una rapidez un 5% mayor que la necesaria si la cancha estuviera en el vacío.

En contraste, una bala de rifle (sólo con unos 150g de masa) disparada a 0,6 km/s, lo cual es bastante, sufrirá mucho la fricción. Si no hubiera resistencia, tendría un alcance máximo tremendo de unos 40km. Debido a la resistencia del aire, no es probable que la bala llegue mucho másallá de 4km. En comparación, por disparar un proyectil masivo, el obús de 210 mm de diámetro que uso Irak en la Guerra del Golfo, en 1991 tiene el alcance máximo de toda la artillería de campaña: 57km. Cuando una escopeta 12 dispara municiones nº 6 directamente hacia arriba, los balines solo alcanzan una altura aproximada de 110m. Si se disparan a 405m/s, tiene una altura teórica sin fricción de...