Taka tam zagadka logiczno-matematyczna

Anonim (konto usunięte)

Siła grawitacji, z jaką Ziemia przyciaga ciała, jest tym większa, im większa jest ich masa. Pomimo to zarówno lekkie piórko, jak i ciężka moneta spadają w próżni z tą samą prędkością. Dlaczego tak się dzieje? Na masywniejsze ciało działa wprawdzie większa siła,lecz też jest je trudniej wprawić w ruch– właśnie dlatego, że... jest masywniejsze, czyli bardziej bezwładne. Fizycy mają dwa określenia na opisanie masy. Mówią o masie bezwładnej,gdy myślą o tym, że ciału o większej masie trudniej jest nadać przyspieszenie. Mówią też o masie grawitacyjnej,gdy chcą opisać cechę ciał polegającą na tym, że przyciągają one inne obiekty materialne. Wszystkie obserwacje potwierdzają,że masa bezwładna równa jest masie grawitacyjnej. Oznacza to, że im trudniej (ze względu na bezwładność) jest ciało rozpędzić, tym większa jednocześnie działa na nie siła grawitacyjna. Gdyby pominąć siłę oporu, wszystkie ciała, niezależnie od ich masy, kształtu, materiału, z którego zostały zrobione, poruszają się ruchem jednostajnie przyspieszonym z takim samym przyspieszeniem. Na Ziemi wynosi ono 9,81 m/s2.Dlaczego więc tak trudno nam uwierzyć, że kilogram pierza waży tyle samo co kilogram żelaza? Najprawdopodobniej dlatego, że z obserwacji wiemy, iż puchowa poduszka spada wolniej niż żelazny odważnik. Gdyby jednak obydwa przedmioty spadały w próżni, tak jak dzieje się to na naszym pokazie, wówczas miałyby jednakową prędkość. Zazwyczaj jednak obserwujemy ciała spadające w powietrzu, które stawia poruszającym się przedmiotom olbrzymi opór. O wiele większy, niż jesteśmy skłonni przypuszczać. Spadając, przedmioty napotykają na swej drodze mnóstwo cząsteczek powietrza, które muszą „rozepchać”. Opór powietrza jest przyczyną powstania siły działającej w kierunku przeciwnym do siły grawitacji. Siła oporu nie jest stała, lecz rośnie proporcjonalnie do kwadratu prędkości spadającego ciała. Dodatkowo, siła oporu będzie większa dla piórka, które spadając, zagarnia sobą większą ilość powietrza niż moneta spadająca w pozycji pionowej. Piórko, które ma mniejszą masę niż moneta i na które działa dużo słabsza siła grawitacji w porównaniu z siłą ciążenia monety, dość szybko osiąga taki stan, w którym siły oporu i grawitacji równoważą się. W rezultacie już po pierwszych kilku sekundach ruchu piórko przestaje przyspieszać i opada ruchem jednostajnym. Osiąga prędkość graniczną, czyli dokładnie taką, dla której siły grawitacji i oporu równoważą się. A jak porusza się moneta? Siła oporu powietrza wobec monety wprawdzie rośnie podczas jej spadania, jednak nie zdąży wzrosnąć wystarczająco, żeby
zrównoważyć większą siłę grawitacji, której podlega moneta. To oznacza, że moneta do końca porusza się ruchem przyspieszonym i spada szybciej niż piórko
Centrum Nauki Kopernik "Co spadnie pierwsze?"