Hvorfor falder alle genstande til jorden med samme hastighed, selvom acceleration på grund af tyngdekraften altid er den samme?

Det er en almindelig misforståelse, at alle genstande falder til jorden med samme hastighed. Selvom det er sandt, at accelerationen på grund af tyngdekraften er konstant nær jordoverfladen (ca. 9,8 m/s²), falder genstande ikke med samme hastighed . Her er hvorfor:

* Luftbestandighed: De primære årsagsobjekter falder ikke med samme hastighed er luftmodstand. Luftmodstand, også kendt som træk, er en styrke, der modsætter sig bevægelsen af ​​et objekt gennem luften. Mængden af ​​luftmodstand afhænger af:

* form: Et bredere eller mindre strømlinet objekt vil opleve mere luftmodstand.

* størrelse: Et større objekt vil opleve mere luftmodstand.

* hastighed: Når et objekt falder hurtigere, øges luftmodstand.

* terminalhastighed: Når et objekt falder, øges dens hastighed på grund af tyngdekraften. Luftmodstand øges imidlertid også. Til sidst er kraften i luftbestandighed lig med tyngdekraften, og objektet stopper med at accelerere. Dette kaldes terminalhastighed. Objekter med mere luftmodstand vil nå en lavere terminalhastighed end objekter med mindre luftmodstand.

Det klassiske eksempel:

Forestil dig en fjer og en bowlingkugle. Begge oplever den samme acceleration på grund af tyngdekraften. Fjerten har imidlertid et meget større overfladeareal og en lettere vægt, hvilket gør det meget mere modtageligt for luftmodstand. Fjerten når sin terminalhastighed meget hurtigere end bowlingkuglen, hvilket betyder, at den vil falde meget langsommere.

I et vakuum:

Hvis du skulle udføre dette eksperiment i et vakuum, hvor der ikke er nogen luftmodstand, ville du se, at fjer- og bowlingkuglen ville falde i samme hastighed og nå jorden samtidig. Dette skyldes, at i mangel af luftmodstand er den eneste kraft, der virker på dem, tyngdekraft, og de oplever begge den samme acceleration.

Konklusion:

Mens acceleration på grund af tyngdekraften er konstant, falder genstande ikke med samme hastighed på grund af luftmodstand. Mængden af ​​luftmodstand afhænger af objektets form, størrelse og hastighed, som i sidste ende bestemmer dens terminalhastighed.