진공상태에서는 깃털과 볼링공이 동시에 떨어진다는데 왜 그런가요?
진공상태이고 떨어지는 높이가 같을 때
깃털과 볼링공을 동시에 떨어트리면 동시에 바닥에 닿는다고 하는데요
왜 그런건지 궁금합니다.
볼링공이 더 무거우니 더 빨리 떨어저야 하지 않나요...?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요. 전진호 과학전문가입니다.
지구의 중력은 모든 물체에 동일한 힘이 적용됩니다. 모든 물제는 지구로부터 동일한 중력가속도 9.8m/S2 의 힘을 받습니다. 볼링공과 깃털에도 동일 중력가속도가 가해지지만 깃털이 늦게 떨어지는것은 공기의 저항을 더 많이 받기때문입니다. 공기의 저항이 없는 진공 상태에서는 같은 속도로 떨어지게됩니다.
물리의 기본 공식 중 하나인 뉴턴의 운동 법칙은 F = ma => 힘 = 질량 x 가속도 입니다.
중력에 대해서 F = ma = mg가 되고 ma = mg 에서 a = g가 됩니다.
즉, 질량이 무겁더라도 그만큼 무거운 질량 때문에 더 많은 힘이 들게 됩니다.
실제로는 깃털이 가벼워서 공기저항 때문에 늦게 떨어지지만,
공기저항이 없는 진공이라면 어떤 질량이든 똑같이 떨어지게 됩니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
진공 상태에서는 공기에 의한 저항이 없기 때문에 동일하게 작용하는 중력 가속도에 의해 깃털과 볼링공은 동시에 떨어집니다.
이 상황에서 물체(볼링공, 깃털)에는 중력이 작용 합니다. 중력은 질량과 중력가속도의 곱으로 주어지죠. 그리고 이 중력에의해 자유낙하 운동을 합니다. 자유낙하 운동은 등가속도 운동으로 일정한 가속도가 작용하는데, 이 때 작용하는 가속도는 중력 가속도입니다. 즉, 깃털이나 볼링공에 작용하는 가속도는 중력 가속도(9.8m/s^2)로 동일하게 작용하죠. 그래서 똑같은 속력으로 동시에 떨어지는 것입니다.
그런데, 이 상황에서 깃털과 볼링공의 질량이 다르기 때문에 중력은 볼링공에 더 크게 작용하죠. 하지만 중력가속도는 지구 상에 같은 높이에 있는 모든 물체에 동일합니다.
또한 마찰이 있을 경우에는 깃털에 작용하는 마찰력이 커 운동을 방해해 늦게 떨어지는것이구요.
도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
