진공에서는 무거운 물체와 가벼운 물체가 떨어지는 속도가 같나요?
질량이 크면 중력이 클텐데 왜 떨어지는 속도가 동일한지 궁금하네요. 우주인들이 달에서 촬영한걸 보니 실제로도 그렇긴 해서 받아들이고는 있는데 머리로는 이해가 가지 않아서요.
안녕하세요. 조사를 해본 결과 실제로 질량이 큰 물체는 중력이 강하게 작용하는 것이 맞습니다. 그러나 떨어지는 속도는 질량에 의해서만 결정되는 것은 아닙니다. 떨어지는 속도는 중력과 물체의 질량에 의해 결정되는 것이 아니라 중력과 물체의 질량에 의해 결정되는 것이 아니라 중력과 물체의 질량에 의해 결정되는 것이 아니라 중력과 물체의 질량에 의해 결정되는 것은 아닙니다.
아이작 뉴턴의 중력에 관한 법칙에 따르면, 물체가 중력에 의해 떨어지는 속도는 중력 가속도에 의해 결정됩니다. 중력 가속도는 물체가 가하는 힘과 물체의 질량에 비례합니다. 따라서, 질량이 큰 물체는 중력에 의해 더 큰 힘을 받기 때문에 중력 가속도도 동일합니다.
떨어지는 속도가 동일한 이유는, 중력이 질량이 큰 물체에게는 더 큰 힘을 가하지만 동시에 물체의 질량도 크기 때문입니다. 따라서, 중력과 물체의 질량이 상쇄되어 떨어지는 속도에는 영향을 미치지 않습니다.
우주인들이 달에서 촬영한 영상에서도 떨어지는 속도가 동일한 것은 중력이 달에서도 지구에서와 같은 가속도로 작용하기 때문입니다. 이러한 현상은 뉴턴의 중력 법칙에 따라 설명됩니다. 참고하셔서 도움되셨길 바래요옹~ ^^
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
네, 진공 상태에서는 무거운 물체와 가벼운 물체가 동일한 조건에서 떨어지는 속도가 같습니다. 이는 "등가 원리" 또는 "강체 동등성 원리"라고도 알려져 있습니다.
등가 원리는 모든 물체가 중력에 의해 동일한 가속도로 작용받는다는 원리를 의미합니다. 질량이 다른 두 물체가 같은 중력에 영향을 받을 때, 질량이 큰 물체는 더 큰 중력을 받지만, 질량이 작은 물체는 작은 중력을 받습니다. 그러나 두 물체가 동일한 가속도를 가지게 되므로, 같은 시간에 동일한 거리를 이동하여 떨어집니다.
이것은 유명한 실내 경기장 실험인 "갈릴레오의 공" 실험을 통해 입증되었습니다. 실험에서는 서로 다른 질량을 가진 두 개의 구가 경기장에서 동시에 떨어지면, 동시에 땅에 도착합니다.
안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.
진공 상태에서는 공기에 의한 저항이 없기 때문에 동일하게 작용하는 중력 가속도에 의해 가벼운 물체와 무거운 물체는 동시에 떨어집니다. 중력가속도는 물체가 떨어질 때 1초당 증가되는 속력을 의미합니다. 즉, 무겁든 가볍든 똑같이 증가되죠. 하지만 공기중에 있을 때에는 공기저항이라는 마찰이 작용하여 다르게 떨어집니다.
조금 더 물리적으로 설명하면,
이 상황에서 물체(무거운 물체, 가벼운 물체)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, 가벼운 물체이나 무거운 물체에 작용하는 가속도는 중력 가속도(9.8m/s^2)로 동일하게 작용하죠. 그래서 똑같은 속력으로 동시에 떨어지는 것입니다.
그런데, 이 상황에서 가벼운 물체와 무거운 물체의 질량이 다르기 때문에 중력은 무거운 물체에 더 크게 작용합니다. 하지만 중력가속도는 지구 상에 같은 높이에 있는 모든 물체에 동일하죠.