Wenn Sie zwei Bälle fallen lassen, fallen sie gleichzeitig, obwohl sie unterschiedliche Gewichte haben?

Wenn kein Luftwiderstand vorhanden ist, hängt die Sinkgeschwindigkeit nur davon ab, wie tief das Objekt gefallen ist, egal wie schwer das Objekt ist. Dies bedeutet, dass zwei Gegenstände gleichzeitig den Boden erreichen, wenn sie gleichzeitig aus der gleichen Höhe fallen gelassen werden. Diese Aussage folgt aus dem Energieerhaltungssatz und wurde experimentell nachgewiesen, indem eine Feder und eine Bleikugel in eine luftlose Röhre fallen gelassen wurden. Wenn der Luftwiderstand eine Rolle spielt, wird die Form des Objekts wichtig. In der Luft fallen eine Feder und ein Ball nicht gleich schnell. Bei einem Kugelschreiber und einer Bowlingkugel ist der Luftwiderstand klein im Vergleich zu der Kraft der Schwerkraft, die sie auf den Boden zieht. Deswegen,Wenn Sie einen Stift und eine Bowlingkugel fallen lassen, können Sie wahrscheinlich nicht sagen, wer von beiden den Boden zuerst erreicht hat, es sei denn, Sie haben sie von einem sehr, sehr hohen Turm fallen lassen. Die obige Antwort ist vollkommen richtig, aber diese Frage verwirrt viele Menschen, und sie werden von uns selbstbewussten Physikern kaum befriedigt. Es gibt eine gute Erklärung, die jeden zufrieden macht – die gehört nicht mir, sondern einem berühmten Wissenschaftler, aber ich kann mich nicht erinnern, wen (Galileo?); und ich denke, es wäre gut, es hier oben zu haben. (Das Argument hat nichts mit Luftwiderstand zu tun, es wird angenommen, dass es fehlt. Die Antwort von Dr. Michael Ewart beantwortet diesen Teil bereits.) Das Argument geht wie folgt: Angenommen, wir haben einen 10 kg Ball und einen 1 kg Ball. Nehmen wir an, der 10 kg Ball fällt schneller als der 1 kg Ball, da er schwerer ist. Jetzt,Lass uns die beiden Kugeln zusammenbinden. Was wird dann passieren? Fällt das kombinierte Objekt langsamer, da der 1 kg Ball den 10 kg Ball zurückhält? Oder fällt die Kombination schneller, da es jetzt ein 11kg-Objekt ist? Da beides nicht passieren kann, besteht die einzige Möglichkeit darin, dass sie von vornherein gleich schnell gefallen sind. Klingt äußerst überzeugend. Aber ich denke, die Argumentation hat einen kleinen Trugschluss. Es sagt nichts über die Natur der beteiligten Kraft aus, also sieht es so aus, als ob es mit jeder Art von Kraft funktionieren sollte! Es ist jedoch nicht ganz richtig. Wenn wir auf einer Welt leben würden, in der das "Fallen" auf elektrische Kräfte zurückzuführen ist und Objekte Massen und permanente Ladungen hätten, würden die Dinge anders aussehen. Dinge ohne Ladung würden nicht fallen, egal wie groß ihre Masse ist. Tatsächlich wäre die Fallrate proportional zu q/m,wobei q die Ladung und m die Masse ist. Wenn Sie zwei Objekte 1 und 2 mit den Ladungen q1, q2 und m1, m2 binden, fällt das kombinierte Objekt mit einer Rate (q1+q2)/(m1+m2). Angenommen q1/m1 < q2/m2 oder Objekt 2 fällt schneller als Objekt 1, dann fällt das kombinierte Objekt mit einer mittleren Geschwindigkeit (dies kann leicht gezeigt werden). Aber es gibt noch einen anderen Punkt. Das „Gewicht“ eines Gegenstandes ist die Kraft, die auf ihn einwirkt. Das ist nur proportional zu q, der Ladung. Da für die Fallgeschwindigkeit q/m ausschlaggebend ist, hat das Gewicht keine eindeutige Beziehung zur Fallgeschwindigkeit. Tatsächlich könnten Sie ein masseloses Objekt mit der Ladung q haben, das unendlich schnell fällt, oder ein unendliches Objekt mit der Ladung q, das überhaupt nicht fällt, aber das gleiche "wiegen"! Tatsächlich sollte das ursprüngliche Argument also auf die folgende Aussage reduziert werden:was genauer ist: Wenn alle Objekte mit gleichem Gewicht gleich schnell fallen, dann fallen _alle_ Objekte unabhängig von ihrem Gewicht gleich schnell. Mathematisch gesehen entspricht dies der Aussage, dass wenn q1=q2 dann m1=m2 ist oder q/m für alle Objekte gleich ist, sie alle mit der gleichen Geschwindigkeit fallen! Alles in allem ist dies ein ziemlich hohles Argument. Zurück zum Fall der Gravitation. Die Gravitationskraft ist ( G ist eine Konstante, die Gravitationskonstante genannt wird, M ist die Masse des anziehenden Körpers (hier Erde) und m1 ist die 'Gravitationsmasse' des Objekts. ) Und nach dem Newtonschen Bewegungsgesetz ist m2 die 'Trägheitsmasse' des Objekts und a die Beschleunigung. Jetzt nach Beschleunigung auflösen, finden wir: Was proportional zu m1/m2 ist, dhDie Gravitationsmasse geteilt durch die träge Masse. Das ist unser altes 'q/m' aus dem Elektrokasten! Genau dann, wenn m1/m2 für alle Objekte eine Konstante ist (diese Konstante kann in G absorbiert werden, sodass die Frage auf m1=m2 für alle Objekte reduziert werden kann), fallen sie alle mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn dieses Verhältnis variiert, haben wir keine eindeutige Beziehung zwischen der Fallgeschwindigkeit und dem Gewicht. Alles in allem sind wir also wieder bei Punkt eins. Was nur die Massen in den Gleichungen annulliert und damit zeigt, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit fallen müssen. Die Gleichheit der beiden Massen ist eine Notwendigkeit für die Allgemeine Relativitätstheorie und geht in sie selbstverständlich ein. Auch wurde experimentell festgestellt, dass die beiden Massen eine extrem gute Präzision aufweisen. Die richtige Antwort auf die Frage 'Warum fallen Objekte mit unterschiedlichen Massen gleich schnell?' ist, 'weil die Gravitations- und Trägheitsmassen für alle Objekte gleich sind.' Warum klingt das Argument dann so überzeugend? Da unsere tägliche Erfahrung und Intuition vorschreibt, dass Dinge, die das gleiche Gewicht haben, mit der gleichen Geschwindigkeit fallen. Wenn wir davon ausgehen, haben wir implizit bereits angenommen, dass die gravitative Masse gleich der trägen Masse ist. (Wow, was machen wir, ohne es zu merken!). Der Rest der Argumentation folgt leicht und natürlich...Der Rest der Argumentation folgt leicht und natürlich...Der Rest der Argumentation folgt leicht und natürlich...

Nehmen Sie einen halben Dollar und einen Penny und legen Sie sie nebeneinander ab. Sie werden gleichzeitig den Boden berühren. Auch nicht im Vakuum hält dies, da es an diesen dünnen, dichten Gegenständen keine nennenswerte Reibung mit der Luft gibt. Dies muss natürlich auf einem Planeten mit Schwerkraft sein und ist auf die Konstante der Beschleunigung eines Objekts durch die Schwerkraft von 9,8 m/s² zurückzuführen.

Sie fallen absolut mit der gleichen Geschwindigkeit in ein Vakuum.

Hier ist ein NASA-Bericht. Sie können auch Galileo nachschlagen.
www.grc.nasa.gov

Wenn sie das Schwerste fallen lassen, wird es meiner Meinung nach schneller gehen, das leichtere wird langsamer. Hoffe das hilft. Wenn ich es nicht richtig beantwortet habe, ist es wegen der Frage, die es nicht sinnvoll macht.
-jessica