# Paracaidista en equilibrio

# Vuelo controlado

## En tu paracaidista

Cuando el o la paracaidista cae, interactúan dos fuerzas principales en sentidos opuestos:

- El peso (P): tira hacia abajo.
- La fuerza de rozamiento (Fr): el aire empuja hacia arriba.

Si el peso es mayor que la fuerza de rozamiento (P > Fr), el juguete acelera y cae cada vez más rápido.

Si las fuerzas se igualan (P = Fr), se alcanza el equilibrio.

- En este momento, el paracaidista deja de ganar velocidad (velocidad constante) y baja de forma suave.

El equilibrio significa que las fuerzas que empujan hacia arriba valen lo mismo que las que tiran hacia abajo, logrando un movimiento estable.

## ¿Y en fórmula?

Entonces, hay equilibrio cuando la suma de todas esas fuerzas es igual a cero.

Recuerda lo que viste sobre la fuerza resultante en el apartado "3.1. ¿Quién tira más?".

Si sumas las fuerzas verticales (FTotal), para que haya equilibrio la operación debe ser:

FTotal = Fr - P = 0

O lo que es lo mismo:

Fr = P

## ¿El secreto? Newton

¿Sabías que cuando las fuerzas de tu paracaidista se equilibran, aparece la 1.ª ley de Newton?

Si la fuerza de rozamiento hacia arriba iguala exactamente al peso hacia abajo, la fuerza neta es cero.

Por inercia, tu paracaidista no se detendrá en el aire, sino que mantendrá su movimiento rectilíneo uniforme (MRU) hasta tocar el suelo, es decir, una velocidad constante.

Y si no hay equilibrio, actúa la 2.ª ley de Newton; entonces, existe una aceleración.

Si el peso es mayor que la fuerza de rozamiento, el cuerpo acelera y el paracaídas cae cada vez con más velocidad.

## Lectura facilitada

## En tu paracaidista

Cuando el paracaidista cae, actúan dos fuerzas en sentidos contrarios.

- El peso tira hacia abajo.
- La fuerza de rozamiento del aire empuja hacia arriba.

## ¿Qué ocurre durante la caída?

- Si el peso es más grande que la fuerza de rozamiento:

P > Fr

El paracaidista acelera.

Esto significa que cae cada vez más rápido.

- Si el peso y la fuerza de rozamiento valen lo mismo:

P = Fr

Se produce un equilibrio.

El paracaidista deja de aumentar su velocidad.

El paracaidista empieza a bajar de forma suave y con velocidad constante.

## ¿Qué significa equilibrio?

Hay equilibrio cuando las fuerzas se compensan.

Las fuerzas que empujan hacia arriba valen lo mismo que las que tiran hacia abajo.

Entonces el movimiento se vuelve estable.

La fuerza total es la suma de todas las fuerzas.

Para que exista equilibrio, la fuerza total debe ser igual a cero.

## ¿Qué tiene que ver Newton?

Cuando las fuerzas están equilibradas, aparece la primera ley de Newton.

Si la fuerza total es cero:

- el paracaidista no se queda quieto en el aire,
- sino que continúa moviéndose con velocidad constante hasta llegar al suelo.

A este movimiento se le llama movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

## ¿Y si no hay equilibrio?

Si las fuerzas no se equilibran, actúa la segunda ley de Newton.

Entonces aparece una aceleración.

Por ejemplo:

Si el peso es mayor que la fuerza de rozamiento, el paracaidista caerá cada vez más rápido.

# Simulador de vuelo

Completa la información de la tabla teniendo en cuenta la composición de fuerzas.

Peso (P) (Abajo) | Rozamiento (Fr) (Arriba) | FTotal | ¿Equilibrio? | ¿Hay acelación?
--- | --- | --- | --- | ---
10 N | 4 N | Rellenar huecos (1):JXUwMDZl N | Rellenar huecos (2):JXUwMDE2JXUwMDIx | Rellenar huecos (3):JXUwMDBiJXUwMGJl
10 N | 10 N | Rellenar huecos (4):JXUwMDY4 N | Rellenar huecos (5):JXUwMDBiJXUwMGJl | Rellenar huecos (6):JXUwMDE2JXUwMDIx
7 N | Rellenar huecos (7):JXUwMDZm N | Rellenar huecos (8):JXUwMDY4 N | Sí | Rellenar huecos (9):JXUwMDE2JXUwMDIx
Rellenar huecos (10):JXUwMDZk N | 5 N | 0 N | Rellenar huecos (11):JXUwMDBiJXUwMGJl | Rellenar huecos (12):JXUwMDE2JXUwMDIx
Rellenar huecos (13):JXUwMDYw N | 2 N | 6 N | Rellenar huecos (14):JXUwMDE2JXUwMDIx | Rellenar huecos (15):JXUwMDBiJXUwMGJl

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¡Excelente trabajo! Revisa todas las respuestas para repasar la información.

# Diseña el salto

Eres la persona encargada de diseñar el próximo lanzamiento de una paracaidista.

Para que el aterrizaje sea seguro y no se rompa el equipo, el sistema debe estar en equilibrio o descender a velocidad constante.

Analiza si los materiales que has elegido soportarán el salto.

Dispones de los siguientes datos de tu diseño:

- Masa de la figura: 0,15 kg.
- Hilos de sujeción: aguantan una tensión máxima de 2 N antes de romperse.
- Paracaídas: gracias a su forma, genera una fuerza de rozamiento con el aire de 1,47 N.

1. Calcula el peso (P)

Antes de nada, ¿con qué fuerza tira la Tierra de tu científica? (g = 9,8 m/s²)

P = m · g

P = Rellenar huecos (1):JXUwMDY4JXUwMDFjJXUwMDFkJXUwMDA0 · Rellenar huecos (2):JXUwMDYxJXUwMDE1JXUwMDE0

P = Rellenar huecos (3):JXUwMDY5JXUwMDFkJXUwMDE4JXUwMDAz N

2. Analiza la tensión (T)

Si la figura está colgando de los hilos, la tensión debe soportar su peso.

T = P

T = Rellenar huecos (4):JXUwMDY5JXUwMDFkJXUwMDE4JXUwMDAz N

¿Es menor que los 2 N que aguantan los hilos? Rellenar huecos (5):JXUwMDBiJXUwMGJl . Por tanto, los hilos Rellenar huecos (6):JXUwMDM2JXUwMDAx se romperán.

3. Evalúa el rozamiento (Fr)

Para que baje suavemente, la fuerza de rozamiento (hacia arriba) debe ser igual al peso (hacia abajo).

Fr = Rellenar huecos (7):JXUwMDY5JXUwMDFkJXUwMDE4JXUwMDAz N

Si son iguales, el paracaidista baja con velocidad Rellenar huecos (8):JXUwMDNiJXUwMDBjJXUwMDAxJXUwMDFkJXUwMDA3JXUwMDE1JXUwMDBmJXUwMDFhJXUwMDEx .

4. Veredicto final

¿Es seguro el lanzamiento?

Rellenar huecos (9):JXUwMDBiJXUwMGJl , porque el peso está equilibrado por el Rellenar huecos (10):JXUwMDJhJXUwMDFkJXUwMDE1JXUwMDFiJXUwMDBjJXUwMDA0JXUwMDBjJXUwMDBiJXUwMDFhJXUw MDFi y los hilos son lo bastante resistentes.

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¡Excelente trabajo! Revisa todo el cálculo de fuerzas y si tienes alguna duda revisa la información del principio de la página.

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