Existe uma velocidade limite em uma queda?

30 de dezembro, 2019 às 10:46 | Postado em Gravitação, Mecânica

Existe um limite de velocidade em uma queda, aqui no planeta Terra? Se sim, qual? Seria diferente em diferentes planetas? Por quê?

Se consideramos uma queda sem forças resistivas (no vácuo) de um corpo que caia até a superfície do planeta, a partir do repouso de uma altura muito maior do que a raio da Terra, existe um valor máximo para a velocidade que o corpo adquire somente sob a ação da gravidade,  sendo cerca de 11,2 km/s ou 40.000 km/h. Este valor também é denominado de velocidade de escape pois um corpo lançado para fora da Terra com tal velocidade pode ir tão distante quanto se queira imaginar.

A primeira vez que tal velocidade foi conseguida com um artefato construído pelo homem aconteceu em 1959 com a sonda soviética Luna 1.

O valor da velocidade de escape da superfície de um corpo esférico (como uma estrela, planeta ou satélite) depende da massa e do raio do corpo considerado. Portanto ela é diferente para diferentes corpos. Por exemplo para a Lua o valor da velocidade de escape é 2,4 km/s, para Marte é 5,0 km/s, para Vênus é 10,4 km/s (vide outros valores em Wikipedia).

Para corpos em queda em direção à superfície da Terra e em presença de efeitos resistivos ou de arrasto do ar o valor da velocidade terminal ou limite depende da massa e da forma do corpo cadente (vide o comentário abaixo sobre do Prof. Carlos Aguiar – UFRJ sobre a existência de dois valores para velocidade terminal). Algumas postagens que tratam do tema estão relacionadas abaixo:

Velocidade de uma bala ao cair considerando a resistência do ar

Efeito da resistência do ar na queda de corpos   

Velocidade das pedras de granizo ao chegarem ao solo!

“Docendo discimus.” (Sêneca)