Γιατί τα αντικείμενα διαφορετικής μάζας πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό;

Αντικείμενα διαφορετικής μάζας μειώνεται με τον ίδιο ρυθμό σε κενό επειδή η βαρύτητα τραβά σε όλα τα αντικείμενα με την ίδια επιτάχυνση , ανεξάρτητα από τη μάζα τους. Αυτό οφείλεται σε μια θεμελιώδη αρχή στη φυσική που ονομάζεται αρχή equivalence , η οποία δηλώνει ότι η αδρανειακή μάζα (αντίσταση στην επιτάχυνση) και η βαρυτική μάζα (η μάζα που καθορίζει τη δύναμη της βαρυτικής έλξης) ενός αντικειμένου είναι ισοδύναμη.

Ακολουθεί μια ανάλυση των βασικών εννοιών:

* επιτάχυνση της βαρύτητας: Η βαρυτική έλξη της Γης επιταχύνει όλα τα αντικείμενα με σταθερό ρυθμό περίπου 9,8 m/s². Αυτό σημαίνει ότι κάθε δευτερόλεπτο, ένα αντικείμενο που πέφτει ελεύθερα θα αυξήσει την ταχύτητά του κατά 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

* αδράνεια: Η αδράνεια είναι η τάση ενός αντικειμένου να αντιστέκεται στις αλλαγές σε κίνηση. Τα πιο μαζικά αντικείμενα έχουν περισσότερη αδράνεια, πράγμα που σημαίνει ότι είναι πιο δύσκολο να επιταχυνθούν.

* Αρχή ισοδυναμίας: Η αρχή της ισοδυναμίας δηλώνει ότι η δύναμη της βαρύτητας που ενεργεί σε ένα αντικείμενο είναι ανάλογη με τη μάζα του. Αυτό σημαίνει ότι ένα βαρύτερο αντικείμενο βιώνει μια ισχυρότερη βαρυτική δύναμη, αλλά έχει επίσης περισσότερη αδράνεια, καθιστώντας πιο δύσκολο να επιταχυνθεί. Αυτά τα δύο αποτελέσματα εξισορροπούν τέλεια, με αποτέλεσμα όλα τα αντικείμενα που αντιμετωπίζουν την ίδια επιτάχυνση λόγω βαρύτητας.

Σε ένα κενό, δεν υπάρχει αντίσταση αέρα: Η αντίσταση στον αέρα είναι μια δύναμη που αντιτίθεται στην κίνηση των αντικειμένων μέσω του αέρα και η επίδρασή του εξαρτάται από το σχήμα και το μέγεθος του αντικειμένου. Τα βαρύτερα αντικείμενα επηρεάζονται λιγότερο από την αντίσταση στον αέρα σε σύγκριση με τα ελαφρύτερα αντικείμενα του ίδιου μεγέθους.

στην πραγματικότητα: Ενώ τα αντικείμενα διαφορετικών μαζών πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό σε κενό, στον πραγματικό κόσμο, η αντίσταση στον αέρα παίζει σημαντικό ρόλο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα φτερό πέφτει πολύ πιο αργά από μια μπάλα μπόουλινγκ. Η μεγάλη επιφάνεια του φτερού και η χαμηλή μάζα καθιστούν πολύ πιο ευαίσθητη στην αντίσταση του αέρα.

Περίληψη: Σε ένα κενό, αντικείμενα διαφορετικών μαζών πέφτουν με τον ίδιο ρυθμό, επειδή η δύναμη της βαρύτητας και η αδράνεια του αντικειμένου είναι άμεσα αναλογικές, ακυρώνοντας την επίδραση της μάζας στην επιτάχυνση. Ωστόσο, παρουσία αντίστασης στον αέρα, αυτό το αποτέλεσμα καλύπτεται και τα αντικείμενα αντιμετωπίζουν διαφορετικούς ρυθμούς καταγωγής λόγω των ποικίλων επιδράσεων της αντίστασης του αέρα.