Γιατί οι μπάλες διαφορετικών μαζών έπεσαν ταυτόχρονα από το ίδιο ύψος;
Το πείραμα του Galileo και η έννοια της βαρύτητας
* Πείραμα σκέψης του Galileo: Η ιδέα ότι τα αντικείμενα πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό ανεξάρτητα από τη μάζα τους προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Galileo Galilei. Ο φημισμένος (αν και πιθανότατα δεν είχε πραγματικά εκτελεστεί όπως περιγράφεται) έπεσε αντικείμενα διαφορετικών μαζών από τον πύργο της Πίζας και παρατήρησε ότι έφτασαν στο έδαφος περίπου την ίδια στιγμή.
* βαρύτητα: Ο λόγος για αυτό είναι η βαρύτητα. Η βαρύτητα είναι μια δύναμη που προσελκύει όλα τα αντικείμενα με μάζα ο ένας προς τον άλλον. Όσο πιο τεράστιο είναι ένα αντικείμενο, τόσο ισχυρότερη είναι η βαρυτική έλξη του, αλλά και η πιο αδράνεια έχει.
Γιατί η μάζα δεν επηρεάζει τον ρυθμό πτώσης
* Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας: Η βαρύτητα της Γης τραβάει όλα τα αντικείμενα κοντά στην επιφάνεια της με σταθερή επιτάχυνση, περίπου 9,8 m/s2. Αυτό σημαίνει ότι κάθε δευτερόλεπτο, η καθοδική ταχύτητα ενός αντικειμένου αυξάνεται κατά 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο, ανεξάρτητα από τη μάζα του.
* αδράνεια: Η αδράνεια είναι η τάση ενός αντικειμένου να αντισταθεί στις αλλαγές στην κίνηση του. Ένα πιο τεράστιο αντικείμενο έχει περισσότερη αδράνεια. Αυτό σημαίνει ότι ένα βαρύτερο αντικείμενο χρειάζεται μια ισχυρότερη δύναμη για να το επιταχύνει.
* ισορροπία: Η αυξημένη βαρυτική δύναμη που δρουν σε ένα πιο μαζικό αντικείμενο εξισορροπείται ακριβώς από την αυξημένη αδράνεια του. Τα δύο αποτελέσματα ακυρώνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα την ίδια επιτάχυνση για όλα τα αντικείμενα ανεξάρτητα από τη μάζα τους.
Αντίσταση αέρα
Στην πραγματικότητα, τα πράγματα γίνονται λίγο πιο περίπλοκα. Η αντίσταση στον αέρα μπορεί να διαδραματίσει ρόλο, ειδικά για αντικείμενα με μεγάλη επιφάνεια ή χαμηλή πυκνότητα. Ένα φτερό, για παράδειγμα, θα πέσει πολύ πιο αργά από μια μπάλα μπόουλινγκ λόγω της σημαντικής επίδρασης της αντίστασης του αέρα.
Συνοπτικά:
Σε ένα κενό (όπου δεν υπάρχει αντίσταση αέρα), όλα τα αντικείμενα πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό ανεξάρτητα από τη μάζα τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί σε ένα αντικείμενο είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα του, ενώ η αδράνεια του αυξάνεται επίσης αναλογικά με τη μάζα της. Αυτά τα δύο αποτελέσματα ακυρώνονται μεταξύ τους, με αποτέλεσμα μια σταθερή επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας για όλα τα αντικείμενα.
