높은 곳에서 질량이 다른 물체를 떨어뜨리면 동시에 떨어지나요?
안녕하세요!
아주 어렸을 때, 피사의 사탑인가 어디에서 깃털이랑 추를 떨어뜨렸는데 동시에 떨어졌다는 글을 읽은 적이 있습니다.
지금 생각해보니 이게 어떻게 가능한지 모르겠습니다.
정말 높은 곳에서 질량이 다른 물체를 떨어뜨리면 동시에 떨어지나요?
4개의 답변이 있어요!안녕하세요.
피사의 사탑에서는 서로다른 무게를 가진 쇠공 두 개를 떨어트렸습니다.
깃털은 공기저항때문에 천천히 떨어지기 때문에 무게로 비교할 수 없어요.
(진공상태에서 실험한다면 깃털과 쇠공이 같은 속도로 떨어짐)
공이 떨어지는 이유는 중력 때문이죠.
중력은 만유인력과 같은 힘입니다.
만유인력은 질량을 가진 두 물체가 서로 잡아당기는 힘을 말합니다.
공식으로 나타내면 F=G*M*m/r 입니다.
G : 중력 상수(값이 변하지 않음)
M : 지구 질량
m : 떨어지는 물체
r : 두 물체의 중심점의 거리여기서 힘과 가속도의 공식을 대입하면 (F=ma)
ma = G*M*m/r이 성립하죠.
양변을 m으로 나누면
a(가속도) = G*M/r 이 됩니다.
물체의 무게(m)는 상관없이 지구의 질량과 그 거리에 따라 가속도가 결정되는 것을 알 수 있습니다.
따라서, 떨어지는 물체의 가속도는 무게에 관계없이 동일하다는 결론을 낼 수 있습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 추락속도는 질량과 중력가속도만 관여하므로 이론적으로는 동일합니다. 다만 부피에 따른 공기저항을 감안하면 실제로는 차이가 있을수밖에 없습니다.
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 높든 낮든, 어떤 질량이든 똑같이 떨어지게 됩니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
만일 진공상태로 공기의 저항이 발생하지 않는다면 동시에 떨어지게 됩니다.
하지만 공기의 저항이 발생하는 상황에서는 무거운 물체가 먼저 떨어지게 됩니다.
