Divulgación Caída de un ratón en una caja

[ignorante]

Hola a todos. Perdón, otra de mis dudas infantiles: Si se dejara caer desde un avión, a gran altura, una caja metálica cerrada con un ratón adentro, ¿cómo se vería el ratón dentro de la caja? ¿”ingrávido”, “flotando” como un cosmonauta? ¿”Pegado” a la parte inferior de la caja? ¿”Pegado” a la parte superior de la caja? Planteo la duda pensando que el efecto de la resistencia del aire sobre la caja resulta distinto que sobre el ratón; ¿o resultaría el mismo efecto? Gracias por sus respuestas.

[Richard R Richard]

Re: Caída de un ratón en una caja

Si contemplas que la caja esta sometida a la fricción con el aire, observaras que se llega a un equilibrio de fuerzas entre peso y rozamiento del aire, por lo que la caja ya no acelera mas y desciende a velocidad constante llamada velocidad terminal, el ratón en ese caso no es afectado por el rozamiento y viaja sobre el fondo de la caja,hasta que toque suelo...


Edito amplio la respuesta,

Si la caja cae en el vacío, nada la frena y el raton estará ingravido en el interior, flotara, no estara ni arriba ni abajo de forma predeterminada.

Ahora bien habiendo resistencia, apenas empieza a caer la resistencia del aire es mimima y el raton flota en el interior, pues la caja acelera casi casi a la aceleración de la gravedad.
Cuando la velocidad de la caja aumenta la resistencia al aire se hace mayor y comienza a tener una aceleración menor que la gravedad, pero el raton en el interior seguira teniendo la aceleración de la gravedad y entonces se movera hacia el piso de la caja.
Entonces reitero cuando la resistencia del aire es igual al peso, la caja cae con velocidad terminal y el raton siente todo su peso al pisar sobre el fondo de la caja.

Puedes averiguar por que se da esta velocidad limite y no sigue acelerando la caja en

https://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmite

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Stokes

[ignorante]

Re: Caída de un ratón en una caja

Gracias Richard. Muy clara tu explicación. Pero disculpa, otra dudita. Supongamos la misma situación, pero ahora en lugar de un ratón dentro de la caja, ponemos algo mucho más ligero: una pluma de ave por ejemplo. ¿Se observaría lo mismo que en el caso del ratón? ¿La pluma también se iría al fondo de la caja? (Estoy pensando que la velocidad terminal de la pluma no es la misma que la de la caja).

[Richard R Richard]

Re: Caída de un ratón en una caja

Hola ,creo que estas confundiendo el exterior con el interior de la caja....

La velocidad terminal la adquiere la caja por rozar con el aire exterior, y la tendrá siempre ya sea conteniendo el raton , la pluma, aire solamente o incluso vacía.

En el vacio una pluma desciende con la misma aceleración que una bola de plomo,

entonces no importa lo que la caja contenga... en el vacío la caja caerá con una aceleración $g =9.80665m/s^2.$ con todo lo que se halle en su interior.

En esa situación lo que se halle en el interior de la caja viajará ingrávido y sin aceleración con respecto a la caja.

Pero en presencia de aire, habrá resistencia al desplazamiento por ser el aire un fluido, entonces cualquier cosa que se halla dentro de la caja desciende con aceleración $g$ pero la caja lo hace lo hace con una aceleración menor al estar rozando, por lo tanto los cuerpos en el interior de la caja se acercaran al hacia el fondo, con una aceleración igual la diferencia entre la aceleracion medida en el descenso(real) y la de la gravedad.


Todos los cuerpos adquieren velocidad terminal en el aire, esta depende de muchos factores aerodinamicos y no siempre es la misma, lo que si sucede es que la aceleración con respecto al centro de la tierra es nula, cuando descienden a velocidad terminal que es constante.

Entonces en resumidas no importa si es pluma o raton , si el descenso de la caja es a velocidad constante o terminal, ambos van a terminar en el piso de la caja, ahora bien el raton llegara primero, si es que hay aire en el interior de la caja, y si hay vacio en el interior llegan juntos al piso.

Si la caja es muy grande y alta, ademas en el interior tiene aire , el raton o la pluma al caer dentro pueden llegar a tener velocidad terminal con respecto a la caja, pero no es el caso de lo que tu planteas.

Aclara eso tu tuda?