Μπορεί ένα ελεύθερο σώμα πτώσης να φτάσει στην ταχύτητα του ήχου σύμφωνα με τον Newton;
* Ο δεύτερος νόμος του Νεύτωνα: Αυτός ο νόμος αναφέρει 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).
* βαρύτητα: Η δύναμη της βαρύτητας ενεργεί σε όλα τα αντικείμενα με μάζα, προκαλώντας τους να επιταχύνουν προς το κέντρο της γης.
* σταθερή επιτάχυνση: Σε ένα κενό, η βαρύτητα παρέχει μια σταθερή επιτάχυνση (περίπου 9,8 m/s2 κοντά στην επιφάνεια της γης). Αυτό σημαίνει ότι ένα αντικείμενο ελεύθερης πτώσης θα αυξήσει συνεχώς την ταχύτητά του.
Ωστόσο, υπάρχουν μερικές σημαντικές εκτιμήσεις:
* Αντίσταση αέρα: Στην πραγματικότητα, η αντίσταση στον αέρα παίζει σημαντικό ρόλο. Καθώς ένα αντικείμενο πέφτει γρηγορότερα, συναντά περισσότερη αντίσταση στον αέρα, η οποία αντιτίθεται στην κίνηση του. Αυτή η αντίσταση αυξάνεται με ταχύτητα, τελικά εξισορροπώντας τη δύναμη της βαρύτητας. Το αντικείμενο φθάνει σε μια ταχύτητα τερματικού, όπου σταματά να επιταχύνεται και πέφτει με σταθερή ταχύτητα.
* ταχύτητα ήχου: Η ταχύτητα του ήχου ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και το υψόμετρο. Είναι γενικά περίπου 343 m/s στη στάθμη της θάλασσας.
Φτάνοντας στην ταχύτητα του ήχου:
* Ένα αντικείμενο ελεύθερης πτώσης σε κενό θα μπορούσε θεωρητικά να φτάσει στην ταχύτητα του ήχου εάν έπεσε για αρκετή απόσταση.
* Ωστόσο, στην ατμόσφαιρα, το αντικείμενο πιθανότατα θα φτάσει στην ταχύτητα του τερματικού προτού φτάσει στην ταχύτητα του ήχου. Αυτή η ταχύτητα του τερματικού είναι πολύ χαμηλότερη από την ταχύτητα του ήχου.
Συμπέρασμα:
Ενώ οι νόμοι του Νεύτωνα προβλέπουν ότι ένα σώμα ελεύθερης πτώσης θα μπορούσε να φτάσει στην ταχύτητα του ήχου σε ένα κενό, η αντίσταση στον αέρα στον πραγματικό κόσμο περιορίζει την ταχύτητα ενός αντικειμένου που πέφτει στην τελική του ταχύτητα, η οποία είναι σημαντικά χαμηλότερη από την ταχύτητα του ήχου.
