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Due paracadutisti, due velocità limite

Quando un paracadutista accelera, l'aria lo spinge verso l'alto sempre più forte finché questa spinta non eguaglia il suo peso, e allora la velocità smette di aumentare. Una coppia in tandem pesa circa il doppio ma offre all'aria la stessa superficie, quindi deve cadere più veloce prima che l'aria riesca a frenarla.

Nell’immagine

  1. Freccia rossa sottile: il peso del paracadutista da solo, che tira verso il basso.
  2. Freccia gialla sottile: la resistenza dell'aria spinge verso l'alto con la stessa forza del peso, così la velocità resta costante.
  3. Freccia rossa spessa: il peso della coppia, circa il doppio, con la stessa superficie frontale.
  4. Freccia gialla spessa: la resistenza eguaglia quel peso maggiore solo quando la coppia cade molto più veloce.
  5. Scie di vento lunghe: la velocità costante della coppia è più alta di quella del paracadutista da solo.

Esempi

  • Due pirottini di carta impilati cadono più veloci di uno solo, perché hanno la stessa forma ma pesano il doppio.
  • Un volano da badminton con una moneta incollata dentro cade più veloce di uno normale della stessa forma.

Quiz: Due paracadutisti, due velocità limite (14 anni)

  1. Perché un paracadutista in caduta a un certo punto smette di accelerare?

    • La gravità si indebolisce man mano che cade.
    • La spinta dell'aria verso l'alto cresce finché non eguaglia il suo peso.
    • Il suo peso smette di tirarlo verso il basso quando raggiunge la velocità massima.
  2. Due paracadutisti hanno la stessa corporatura e la stessa posizione, ma uno pesa il doppio. Chi raggiunge la velocità di caduta costante più alta?

    • Nessuno dei due: si stabilizzano alla stessa velocità, perché la gravità accelera tutto allo stesso modo.
    • Il più leggero, perché fende l'aria più facilmente.
    • Il più pesante, perché l'aria deve spingere più forte per bilanciare il suo peso.
  3. Una coppia in tandem e un paracadutista da solo cadono ciascuno alla propria velocità costante. Com'è la resistenza dell'aria sulla coppia rispetto a quella sul paracadutista da solo?

    • Circa il doppio, perché eguaglia il peso maggiore della coppia.
    • Uguale, perché incontrano l'aria con la stessa superficie del corpo.
    • Circa la metà, perché la resistenza si divide tra due persone.

Le risposte, con la spiegazione, sono nell’app. Questa lezione è uscita dalla settimana ad accesso libero, quindi il suo quiz fa parte dell’abbonamento.

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Fisica, 14 anni