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No sistema métrico, a força é a massa (em gramas) vezes 9,8 metros por segundo ao quadrado. 
Determinando a velocidade terminal de um objeto
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Já se perguntou por que os paraquedistas eventualmente atingem a velocidade máxima enquanto caem, mesmo que a gravidade no vácuo mantenha o objeto em aceleração contínua? Um objeto em queda atingirá uma velocidade constante quando uma força de frenagem atua sobre ele, como a resistência do ar. A gravidade perto de um corpo massivo geralmente é constante, mas forças como a resistência do ar aumentam quanto mais rápido o objeto se move. Se um objeto puder cair por tempo suficiente, ele atingirá uma velocidade em que a força de resistência se tornará igual à da gravidade, fazendo com que os dois se anulem e mantenham o objeto na mesma velocidade até atingir o solo. Isso é chamado de velocidade terminal.
Degraus
Método 1 de 3: Resolvendo a velocidade terminal
1. Use a fórmula da velocidade terminal, também chamada de v = a raiz quadrada de ((2*m*g)/(ρ*A*C)). Aplique os seguintes valores na fórmula para resolver para v, a velocidade terminal.
- m = massa do objeto em queda
- g = aceleração da gravidade. Na Terra, isso é cerca de 9,8 metros por segundo por segundo.
- ρ = a densidade do líquido através do qual o objeto cai.
- A = a área projetada do objeto. Esta é a superfície do objeto quando projetado em um plano plano que é perpendicular à direção em que o objeto está se movendo.
- C = o coeficiente de arrasto. Este número depende da forma do objeto. Quanto mais simplificada a forma, menor o coeficiente. Você pode usar diferentes abordagens para coeficientes de arrasto aqui procurar.
Método 2 de 3: Determine a força gravitacional
1. Determine a massa do objeto em queda. Isso deve ser medido em gramas ou quilogramas, de acordo com o sistema métrico.
- Lembre-se que o quilograma não é uma unidade de peso, mas sim de massa. O peso de um objeto é igual à força gravitacional exercida sobre a massa do objeto. Sob a influência da força gravitacional na superfície da Terra, uma massa de 1 kg sofre uma força de 9,8 Newton. Por exemplo, se uma pessoa na Terra pesa 80 kg, então sua massa é de 80 kg, mas ela está experimentando uma força de 784 N (o peso do objeto).
2. Aprenda a aceleração devido à gravidade da Terra. Perto o suficiente da Terra para ser afetado pela resistência do ar, essa aceleração é de 9,8 metros por segundo ao quadrado.
3. Calcule a força da gravidade para baixo. A força com que o objeto em queda é puxado para baixo é igual à massa do objeto vezes a aceleração gravitacional, ou F = MA. Este número multiplicado por 2, vem no topo da fórmula para a velocidade terminal.
Método 3 de 3: Determinando a força de arrasto
1. Determina a densidade do meio. Para um objeto que cai na atmosfera da Terra, sua densidade mudará dependendo da altitude e da temperatura do ar. Isso torna o cálculo da velocidade terminal de um objeto em queda particularmente difícil, pois a densidade do ar mudará à medida que o objeto perde altura. Mas você pode procurar aproximações das diferentes densidades do ar em livros didáticos e outros livros de referência.
- A densidade do ar ao nível do mar a uma temperatura de 15°C é 1.225 kg/m3.
2. Estime o coeficiente de arrasto do objeto. Este número é baseado em quão simplificado o objeto é. Infelizmente, este é um número muito complexo para calcular e requer certas suposições científicas. Não faz sentido calcular o coeficiente de arrasto sem a ajuda de um túnel de vento e cálculos aerodinâmicos sérios. Procure uma aproximação para objetos de formas semelhantes.
3. Calcule a área projetada do objeto. A última variável que você precisa é a parte da área representada pelo objeto no meio. Imagine a silhueta do objeto caindo como você o vê de pé diretamente abaixo dele. Essa forma, projetada em um plano plano, é a área projetada. Novamente, este é um valor difícil de calcular se o objeto for mais complexo do que uma forma geométrica básica.
4. Descubra qual é a força de resistência contra a gravidade descendente. Se você conhece a velocidade do objeto, mas não a força de arrasto, pode usar a fórmula para calculá-la. Isso é (C*ρ*A*(v^2))/2.
Pontas
- A velocidade terminal mudará ligeiramente durante a queda livre. A gravidade aumenta ligeiramente à medida que o objeto se aproxima do centro da Terra, mas isso é insignificante. A densidade do meio aumentará à medida que o objeto desce mais. Este efeito é muito mais perceptível. Um paraquedista vai realmente desacelerar se a queda continuar, pois a atmosfera fica mais densa com a diminuição da altitude.
- Sem um paraquedas aberto, um saltador de paraquedas atingirá o solo a uma velocidade de aproximadamente 210 km/h.
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