굉장히 높은 가상 공간에 자유낙하를 할 경우 그 속도는 무한대로 증가하나요??
안녕하세요
좀 엉뚱한 질문이긴 한데요
자유낙하 시 물체는 초당 9.8m/s 증가하잖아요
그럼 굉장히 높은 가상 공간에 자유낙하를 할 경우 그 속도는 무한대로 증가하나요??
안녕하세요.
물체가 자유낙하를 할 때 그 속도가 무한대로 증가하는 것은 아닙니다. 물체가 낙하하면서 속도가 증가하는 것은 맞습니다. 그러나 최종적으로 터미널 속도(terminal velocity) 또는 그에 근사한 최대 속도에 도달하게 됩니다. 공기 저항이 없는 이상적인 환경에서조차, 속도 증가에는 한계가 있습니다. 바꿔 이야기 하면, 중력 가속도의 한계가 있다는 것으로 지구 표면 근처에서의 중력 가속도 g는 약 9.81 m/s² 입니다. 그러나 물체가 지구로부터 매우 멀리 떨어져 있다면, 중력 가속도는 거리의 제곱에 반비례하여 감소합니다. 이는 뉴턴의 만유인력 법칙(Newton`s law of universal gravitation)에 따른 것으로, 두 물체 사이의 인력은 물체의 질량과 거리의 제곱에 반비례하여 결정됩니다.
또한, 속도가 빛의 속도에 가까워지면 상대성 이론에 따라 물체의 질량이 증가하기 시작합니다. 이는 물체가 빛의 속도 c에 도달하는 것을 막는 중요한 요소입니다. 에너지와 질량은 아인슈타인의 유명한 방정식 E = mc² 에 의해 서로 연결되어 있으며, 이는 물체의 속도가 광속에 근접할수록 그 질량이 무한대로 증가하여 추가적인 가속이 점점 더 어려워진다는 것을 의미합니다.
따라서, 공기 저항이 없는 완벽한 진공 상태에서도 물체의 낙하 속도는 무한대로 증가하지 않습니다. 물체가 매우 높은 곳에서 자유낙하를 시작하면, 초기에는 중력 가속도 g에 의해 속도가 증가하겠지만, 중력 가속도가 거리에 따라 감소하고 빛의 속도에 근접함에 따라 상대성 이론의 영향을 받기 시작하면서 속도 증가는 한계에 도달하게 됩니다.
이러한 이유로, 자유낙하하는 물체의 속도는 결코 무한대로 증가하지 않으며, 물리적 법칙에 의해 그 증가에는 상한이 존재합니다.1명 평가