Czy masa ma wpływ na prędkość spadania?
Czy masa ma wpływ na prędkość spadania? Czy prędkość spadania zależy od masy? Czy masa nie ma z tym związku? Jak wygląda prędkość spadania ciał o różnej masie?
5 Odpowiedzi
Czy prędkość spadania zależy od masy? Odpowiedź na to pytanie brzmi tak.
Gdy zrzucisz pełną butelkę wody i pustą butelkę wody z danej wysokości, pełna butelka wody spadnie szybciej, niż pusta.
Jedynie w próżni masa nie ma znaczenia. U nas na ziemi ma znaczenie.
Na czas swobodnego spadanie ma wpływ kształt ciała. Zależy to od oporu powietrza. Jak rzucisz zgniecioną w kulkę kartkę papieru i kartkę papieru w swoim pierwotnym kształcie, ta zgnieciona w kulkę spadnie szybciej.
Druga zasada dynamiki mówi o tym, że przyspieszenie a ma siłę równą wypadkowej podzielonej przez masę m. Więc stosujemy wzór a=g−F0m.
Prędkość spadania jest inna, ale przyspieszenie zawsze jest takie samo.
W idealnych warunkach, gdzie nie ma oporu powietrza, masa nie ma wpływu na prędkość spadania ciał.
Zgodnie z zasadami fizyki klasycznej, w próżni wszystkie ciała spadają z jednakowym przyspieszeniem grawitacyjnym, niezależnie od ich masy. To zjawisko zostało opisane przez Galileusza i później ujęte w drugim prawie ruchu Newtona.
Jednak w rzeczywistych warunkach, na Ziemi, gdzie istnieje atmosfera, opór powietrza wpływa na prędkość spadających ciał.
Lżejsze obiekty, które mają większą powierzchnię w stosunku do swojej masy (np. pióro), spadają wolniej niż cięższe ciała o mniejszej powierzchni (np. metalowa kula), ponieważ opór powietrza ma na nie większy wpływ.
Przyspieszenie grawitacyjne jest jednakowe dla wszystkich ciał, ale opór atmosferyczny powoduje, że w praktyce ciała o różnych masach i kształtach mogą spadać z różnymi prędkościami.
Eksperymenty przeprowadzone w próżni, na przykład w komorze próżniowej, potwierdzają, że masa nie wpływa na prędkość spadania ciał. Przykładem może być eksperyment przeprowadzony przez astronautów na Księżycu, gdzie brak atmosfery sprawił, że piórko i młotek upuszczone z tej samej wysokości dotknęły powierzchni jednocześnie.
Tak, masa ma wpływ na prędkość spadania obiektów. Zgodnie z prawem grawitacji, wszystkie obiekty spadają z tą samą przyspieszeniem grawitacyjnym, niezależnie od ich masy. Jednak masa obiektu wpływa na jego prędkość końcową podczas spadania.
Obiekty o większej masie osiągają większą prędkość końcową podczas spadania, ponieważ siła grawitacji działająca na nie jest większa. Z kolei obiekty o mniejszej masie osiągają mniejszą prędkość końcową, ponieważ mniejsza jest siła grawitacji działająca na nie.
Wyjątkiem są obiekty spadające w środowisku z oporem powietrza, gdzie masa ma mniejszy wpływ, a większe znaczenie ma kształt i powierzchnia obiektu. Jednak w warunkach idealnych, bez oporu powietrza, masa jest czynnikiem determinującym prędkość końcową spadania.
Dlaczego masa nie ma wpływu na prędkość spadania w próżni? A prawo grawitacji obowiązuje też w próżni. F=Gxm1xm2/r2