Γιατί όλα τα σώματα πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση ελλείψει τριβής αέρα;

Όλοι οι οργανισμοί πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση, ελλείψει τριβής αέρα λόγω της θεμελιώδους αρχής ότι η βαρύτητα ασκεί την ίδια δύναμη σε όλα τα αντικείμενα, ανεξάρτητα από τη μάζα τους .

Ακολουθεί μια κατανομή του γιατί:

* Ο νόμος της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι κάθε αντικείμενο στο σύμπαν προσελκύει κάθε άλλο αντικείμενο με δύναμη ανάλογη προς το προϊόν των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων τους.

* Δύναμη και επιτάχυνση: Ο δεύτερος νόμος της κίνησης του Νεύτωνα μας λέει ότι η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι άμεσα ανάλογη με την καθαρή δύναμη που ενεργεί σε αυτό και αντιστρόφως ανάλογη με τη μάζα του (F =MA).

* Συνδυάζοντας τους νόμους: Όταν ένα αντικείμενο πέφτει ελεύθερα, η μόνη δύναμη που ενεργεί σε αυτό είναι η βαρύτητα. Η βαρυτική δύναμη σε ένα αντικείμενο είναι άμεσα ανάλογη με τη μάζα του (F =GM1M2/R²). Ωστόσο, όταν εξετάζουμε την επιτάχυνση (a =f/m), η μάζα του αντικειμένου ακυρώνει!

Επομένως, η επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα (g) εξαρτάται μόνο από τη μάζα της γης (m) και την απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του κέντρου της Γης (r):

g =gm/r²

Αυτό σημαίνει ότι ανεξάρτητα από τη μάζα του αντικειμένου πτώσης, όλα τα αντικείμενα θα επιταχύνουν προς τη γη με την ίδια επιτάχυνση, περίπου 9,8 m/s2 κοντά στην επιφάνεια της γης.

Σημαντική σημείωση: Αυτό ισχύει μόνο σε κενό, όπου απουσιάζει η τριβή του αέρα. Στην πραγματικότητα, η αντίσταση στον αέρα επηρεάζει σημαντικά την επιτάχυνση της πτώσης αντικειμένων, ειδικά για αντικείμενα με μεγαλύτερες επιφανειακές περιοχές ή χαμηλότερες πυκνότητες.