고1 통합 과학 물리 관련 질문드립니다

Question

질량이 다른 두 물체를 같은 높이에서 동시에 떨어트렸을 때 동시에 떨어지는 이유가 궁금합니다

이때 물체에 작용하는 힘은 중력뿐인데

물체 작용 중력 = 질량x중력 가속도 이므로 질량이 커질수록 물체에 작용하는 힘이 커져서 무거운 물체가 먼저 떨어지는 거 아닌가요?

답은 알고있는데 머리로 이해가 안 가서 물어봅니당.. ㅠㅠ

Answer 1

안녕하세요. 김경렬 과학전문가입니다.

공기저항 없을땐 모든 물체가 질량 크기 모양 관계없이 같은 속도변화로 동시에 떨어진다고 암기하면됩니다.

공기없을때 낙하물체의

알짜힘 = 중력

ma = mg ,양변 m으로 나눈다

a = g ,가속도 a = 중력가속도 g = 9.8

따라서 낙하물체의 가속도(속도변화)는 물체의질량과 관계없이 9.8로 같아서 모든 물체는 동시에 낙하합니다.

Answer 2

두 물체에 작용하는 중력은 각각의 질량에 비례하므로, 질량이 더 큰 물체에 더 큰 중력이 작용합니다. 하지만 두 물체가 같은 높이에서 동시에 떨어지게 되면, 중력이 작용하는 시간은 두 물체가 동일합니다. 이는 뉴턴의 운동 법칙 중 제2법칙인 F=ma에 따라, 두 물체의 질량이 다르더라도 중력이 작용하는 시간이 같기 때문에 동일한 가속도를 가지게 됩니다. 따라서, 두 물체는 같은 속도로 떨어지게 됩니다. 이를 운동의 등가 원리라고 합니다.