Più in alto sei quando salti, più fa male quando colpisci il terreno. Questo perché la gravità della Terra ti sta costantemente accelerando verso il suo centro. Ma c’è in realtà una velocità massima che si raggiunge, dove l’accelerazione della gravità terrestre è bilanciata dalla resistenza dell’aria dell’atmosfera. La velocità massima è chiamata velocità terminale.
La velocità terminale cambia a seconda del peso dell’oggetto che cade, della sua superficie e di ciò che sta cadendo. Per esempio, una piuma non pesa molto e presenta una superficie molto grande per l’aria mentre cade. Quindi la sua velocità terminale è molto più lenta di una roccia dello stesso peso. Questo è il motivo per cui una formica può cadere da un alto edificio e atterrare illesa, mentre una caduta simile ti ucciderebbe. Tenete a mente che questo processo avviene in qualsiasi gas o fluido. Quindi la velocità terminale definisce la velocità con cui un sasso affonda quando lo si lascia cadere in acqua.
Dunque, diciamo che sei un paracadutista che si lancia da un aeroplano. Qual è la velocità massima a cui andrai? La velocità terminale di un paracadutista in posizione di caduta libera, dove cade con la pancia verso la Terra, è di circa 195 km/h (122 mph). Ma può aumentare enormemente la sua velocità orientando la testa verso la Terra – tuffandosi verso il suolo. In questa posizione, la velocità del paracadutista aumenta a più di 400 km/h.
Il record mondiale di velocità nel paracadutismo è detenuto da Joseph Kittinger, che è stato in grado di cadere ad una velocità di 988 km/h orientando correttamente il suo corpo e saltando ad alta quota, dove c’è meno resistenza del vento.
La gravità della Terra ti tira con un’accelerazione costante di 9,81 metri/secondo. Senza alcuna resistenza del vento, cadrai 9,81 metri/secondo più velocemente ogni secondo. 9,81 metri/secondo il primo secondo, 19,62 metri/secondo nel secondo successivo, ecc.
La forza opposta dell’atmosfera si chiama resistenza. E la quantità di forza di resistenza aumenta approssimativamente in modo proporzionale al quadrato della velocità. Quindi, se raddoppiate la vostra velocità, sperimentate una quadratura della forza di resistenza. Poiché la forza di resistenza sta salendo molto più rapidamente dell’accelerazione costante, alla fine si raggiunge un perfetto equilibrio tra la forza di gravità e la forza di resistenza di qualsiasi cosa ci si stia muovendo.
Al di fuori dell’atmosfera terrestre, però, non c’è una velocità terminale. Continuerai ad accelerare finché non ti schianterai contro qualsiasi cosa ti stia tirando.
Abbiamo scritto molti articoli sulla velocità terminale per Universe Today. Qui c’è un articolo con la definizione di velocità, e qui c’è un articolo sul partecipante all’X-Prize che ha completato il Drop Test
Se vuoi maggiori informazioni sulla Velocità Terminale, guarda una Lecture on Terminal Velocity, e qui c’è un link ad un articolo della NASA intitolato, The Way Things Fall.
Abbiamo anche registrato un intero episodio di Astronomy Cast tutto sulla gravità. Ascolta qui, Episodio 102: Gravity.