상공 8km에서 떨어졌을때 가벼운 물체와 무거운 물체 중 뭐가 먼저 떨어지나요
친구랑 걷다가 문득 궁금해졌습니다. 속도가 같다는 의견도 있었고 무거운것이 먼저 떨어진다는 의견이 많이 나왔는데
물체의 무게는 다르지만 공기에 닿는 표면적이 같은 경우 뭐 이런 경우들도 종합해서 알려주심 감사하겠습니다
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.
따라서 공기저항이 없는 진공이라면 어떤 질량이든 똑같이 떨어지게 됩니다.
상공 8km라면 던져보기 전까지는 무거운게 먼저 떨어질지 가벼운게 먼저 떨어질지 알 수 없습니다.
보통은 가벼운 것이 공기저항에 민감하므로 더 늦게 떨어집니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
진공상태가 아닌이상 표면적이 넓은 물질이 저항을 많이받으므로 느리게떨어집니다.
공기저항이 없으면 동시에 떨어집니다.
감사합니다.
만약 공기의 저항이 없다면 모든 물체는 무게에 상관없이 동시에 떨어지게 됩니다.
모든 물체에 작용하는 중력의 크기(=mg)는 떨어지는 물체의 질량에 비례하는데, 뉴턴의 운동 제2법칙인 F=ma에 이를 적용하여 보면, mg=ma와 같은 결과가 얻어지므로 물체의 가속도는 a=g로 물체의 질량과는 관계가 없으므로 질량으로 인한 효과는 상쇄됩니다.
그러면 공기저항이 있는 실제 실험에서 가벼운 깃털과 동전을 동시에 떨어뜨렸을 때 동전이 먼저 떨어지는 현상은 어떻게 설명할 수 있을까요? 이 질문에 대한 해답은 공기의 저항에 있습니다.
그렇다고 동전은 안 받는 공기의 저항을 깃털만 받는다는 뜻이 아니라 공기의 저항에 대해서 깃털이 더 큰 영향을 받는다는 것입니다. 극단적으로 웬만한 상승기류에 동전이 밀려 올라가는 경우는 없지만 깃털은 쉽게 올라갑니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
모양이 같을 경우에 무거운것이 먼저 떨어집니다. 진공 상태일 경우에는 똑같이 떨어지겠지만, 공기 저항을 고려했을 때에는 가벼운것이 공기저항에 더 잘 반응하고 무거운 것은 공기저항을 무시할 수 있기 때문에, 무거운 것이 더 먼저 떨어집니다.
공기는 작은 입자 알갱이로 생각하시면 됩니다. 무거운 물체는 작은 입자 알갱이가 부딪혀도 잘 움직이지 않으며, 가벼운 물체의 경우에는 작은 입자 알갱이가 부딪히면 무거운 물체보다 잘 움직이기 때문입니다. 이것이 저항으로 작용해 가벼운 물체가 저항에 더 잘 반응하여 낙하 속도가 줄어드는 것이죠.
도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.
안녕하세요. 장용석 과학전문가입니다.
무게와 상관없이 동일하게 떨어지는 것이 갈릴레오 갈릴레이가 실험한 것이죠. 모든 물체는 중력을 받는데 힘의 크기는 다르지만 무게가 무거우면 그만큼 가속하는데 큰 힘이 들어요. 중력은 다르겠지만 중력 가속도는 모든 물체가 동일합니다. 동일한 모양의 물체가 무게만 다를경우 공기저항이 동일 하므로 동일한 가속도로 가속 될 것이고 같은 속도로 낙하하므로 같이 떨어지게 될 것입니다.
