На этом сайте обсуждается вопрос падения двух объектов в вакууме и влияние на гравитацию, включая такие вопросы, как гравитационное притяжение объектов друг к другу, сферическая форма Земли и так далее. Однако меня интересует, какие силы действуют, когда вы бросаете объект в атмосферу (при условии отсутствия ветра). Мне кажется, что наивный ответ, что они упадут одновременно, неверен, что демонстрируется на крайнем примере сбрасывания гелиевого шара и шара для боулинга. Мне кажется, что эксперимент Галилея на самом деле является приблизительным, и оба объекта имеют массы, достаточно большие, чтобы затмить другие действующие силы, такие как сопротивление воздуха и силы Архимеда, но в действительности более тяжелый объект действительно будет падать немного быстрее.
Итак, если мы хотим рассчитать, насколько быстрее будет падать более тяжелый объект, какие силы мы принимаем во внимание и как они взаимодействуют?
Основной силой, которую следует учитывать, является сопротивление воздуха, которое увеличивается пропорционально квадрату скорости.
Когда шары падают впервые, сопротивление воздуха увеличивается. Для более легкого мяча наступит точка, в которой возрастающее сопротивление из-за его увеличения скорости точно противодействует силе тяжести, поэтому мяч больше не будет ускоряться, а продолжит падать с фиксированной скоростью.
Для более тяжелого мяча сила тяжести больше, поэтому мяч должен достичь более высокой скорости, прежде чем сопротивление воздуха сравняется с его весом. Если бы более тяжелый шар был, скажем, в 100 раз тяжелее, то его конечная скорость была бы в десять раз больше, чем у более легкого шара.
Qмеханик