왜 공기저항이 없을 때는 쇠구슬과 깃털이 동시에 떨어지나요?

Question

자유 낙하 운동이란 공기 저항이 없을 때 정지해 있던 물체가 중력만 받으면서 아래로 떨어지는 운동이잖아요. 물체에 작용하는 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하지만 속력 변화는 질량에 관계 없이 일정하고요.

공기 저항이 없을 때 쇠구슬과 깃털을 같이 떨어뜨렸을 때는 쇠구슬이 먼저 떨어져야하는 거 아닌가요 쇠구슬의 질량이 더 크니까 중력을 더 많이 받아서요.

Answer 1

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

먼저 자유 낙하 운동은 공기 저항이 없을 때 물체가 중력만 받으면서 아래로 떨어지는 운동을 말합니다. 이때 물체에 작용하는 중력의 크기는 물체의 질량에 비례하지만 속력 변화는 질량에 관계 없이 일정합니다. 이는 운동의 법칙 중 하나인 운동량 보존 법칙에 따른 것입니다. 이는 공기 저항이 없기 때문에 물체의 질량에 관계없이 중력만 작용하기 때문입니다. 즉 쇠구슬과 깃털은 물체의 질량에 관계없이 같은 속력으로 떨어지게 됩니다.

하지만 실제로는 공기 저항이 존재하기 때문에 쇠구슬과 깃털이 동시에 떨어지는 것은 아닙니다. 공기 저항이 존재하면 물체의 속력이 점점 감소하게 되고 이에 따라 물체의 질량에 따라 떨어지는 속도가 달라질 수 있습니다. 이러한 이유로 쇠구슬과 깃털이 동시에 떨어지는 것입니다.

살고 있는 지구는 공기 저항이 존재하기 때문에 이론적인 상황과 실제 상황이 다를 수 있습니다. 감사합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

자유 낙하 운동은 공기 저항이 없는 환경에서 물체가

중력만 받으며 떨어지는 운동입니다.

물체에 작용하는 중력의 크기는 물체의 질량에 비례속력 변화는 질량과 무관하게 일정합니다.

질량이 더 큰 물체가 더 빠르게 떨어지는 것은 아닙니다.

공기 저항이 없는 환경에서는 모든 물체가 같은 속도로 떨어집니다.

이는 중력이 물체의 질량에 비례하여 작용동시에 물체의 관성도 질량에 비례하기 때문입니다. 관성은 물체의 속도 변화를 방해하는 성질입니다.

질량이 더 큰 물체는 중력을 더 많이 받지만 동시에 관성도 더 커서 속도 변화는 같게 나타납니다.

실제 환경에서는 공기 저항이 존재하기 때문에 쇠구슬과

깃털을 동시에 떨어뜨리면 쇠구슬이 먼저 떨어집니다.

쇠구슬은 깃털보다 밀도가 높아 공기 저항을 덜 받기 때문입니다.

공기 저항이 없는 진공 상태에서는 쇠구슬과 깃털이 동시에 바닥에 닿을 것입니다.

자유 낙하 운동에서 물체의 속력 변화는 질량과 무관하며

공기 저항이 없는 환경에서는 모든 물체가 같은 속도로 떨어집니다.

실제 환경에서는 공기 저항이 존재하기 때문에 물체의 밀도가 속도에 영향을 미칩니다.

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Answer 3

안녕하세요. 백찬양 과학전문가입니다.

모든 물체는 자유낙하시 중력가속도가 g로 동일합니다. 즉 공기저항(마찰)이 없다면 속도 0인 상태에서 질량이 다른 물체를 동시에 떨어뜨리면 동일한 증분량으로 속력이 증가하며 이에 따른 이동거리도 동일하게 됩니다. 즉 동일 높이에서 떨어뜨리면 질량이 다르더라도 땅에 도달하는 시간은 동일합니다.

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Answer 4

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

공기 저항이 없는 환경에서는 물체가 자유 낙하 할때의 속도는 중력 가속도와 시간에만 의존하고 있으며, 질량에는 영향을 주지 않기 때문에 동시에 떨어지게 됩니다.

Answer 5

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

진공 상태에서는 공기 저항이 없기 때문에 깃털과 쇠구슬은 동시에 떨어집니다. 이 상황에서 물체들은 중력 가속도에 의해 동일한 속도로 떨어지게 됩니다. 중력은 모든 물체에 동일하게 작용하며, 질량이 무거운 물체든 가벼운 물체든 중력 가속도는 동일합니다. 따라서 진공 상태에서는 어떤 질량이든 똑같이 떨어지게 됩니다. 이러한 원리로 인해 깃털과 쇠구슬은 동시에 바닥에 닿게 됩니다.