자유낙하운동 중력 질문

Question

자유낙하운동 하면 진공상태라 물체가 중력만 받고 떨어지잖아요중력은 질량x중력가속도인데 중력가속도는 질량에 상관없이 다 일정하니까 질량에 따라 물체의 중력이 커지는건데그러면 자유낙하운동할때 무게가 더 무거운 물체가 먼저 떨어져야하는거아닌가요?깃털이랑 쇠구슬이랑 그냥 떨어트렸을땐 깃털이 표면적이 더 넓어서 공기저항을 받아 늦게 떨어지는 건 알고있는데자유낙하운동이라도 공기저항은 사라지지만 중력은 받잖아요, 쇠구슬이 질량이 더 무거우니까 중력을 더 많이 받을텐데 그러면 쇠구슬이 자유낙하운동에서도 더 빨리 떨어지는 거 아닌가요? 왜 둘이 동시에 떨어지나요?

Accepted Answer

무거운 것이 더 빨리 떨어질거라고 생각이 들죠.

물체가 떨어지는 것은 지구가 그 물체를 잡아 당기기 때문입니다.

반대로 사람이 물체를 잡아당길 때를 생각해 보죠.

사람이 물체를 잡아당길 때 가벼운 것이 더 빨리 당겨집니다. 무거운 것은 더 큰 힘을 써야 당겨지죠.

지구 입장에서 보면 무거운 것과 가벼운 것을 잡아 당길 때 가벼운 것이 더 빨리 당겨질 거라는 생각을 해보면

가벼운 것이 먼저 떨어져야 합니다. 그런데 아니죠.

무거운 것이 확실히 중력이 더 큽니다. 어떤 물체에 큰힘이 작용하면 더 빨리 가속되는 것도 맞습니다.

그래서 중력이 크면 더 빨리 떨어질거라고 착각을 하게됩니다.

물체가 힘을 받아서 가속될 때 그 가속도는 가해진 힘에 비례합니다.

그래서 더 큰 힘을 받는 무거운 물체는 더 빨리 가속하려고 하죠.

그런데 물체의 가속도는 가해진 힘만으로 결정되는 것이 아닙니다.

그 물체의 질량도 가속도에 영향을 줍니다. 질량이 크면 즉 무거운 물체를 움직이게 하려면

힘이 들죠. 그래서 물체의 가속도는 그 물체의 질량에 반비례합니다.

무거운 물체는 가속하기가 힘들죠.

요약하면 무거운 물체는 더 큰 중력을 받아서 더 빨리 가속되려고하지만

정작 그 물체의 질량이 크서 가속이 느려지게 됩니다.

이 두가지가 작용하여 더 빨리 가속되지도 않고 더 느리게 가속되지도 않고 일정하게 가속되는 것입니다.

물체의 가속도에는 힘만이 아니고 질량도 관계한다는 것을 잊지 마세요.

무거운 것이 먼저 떨어질거라고 생각을 하게 되면 다음과 같은 잘못된 결과가 나옵니다.

1kg 의 물체가 높이 h 에서 떨어져 1초 만에 지면에 도착했다고 했을 때

2kg 의 물체는 더 무거우니가 더 빨리 떨어져야한다면 1초보다 빨리 떨어지겠죠. 0.5초만에 떨어진다고 해 봅시다.

10kg 의 물체는 0.1 초 만에 떨어져야 하고

100kg 의 물체는 0.01초 만에 떨어져야하고

1000kg 의 물체는 0.001초 만에 떨어져야합니다.

1000kg 이나 되는 거대한 물체가 눈깜짝할 사이에 떨어질수는 없습니다.

무거운 것이 먼저 떨어져야 한다고 가정하면 이상한 결론이 나오게 되죠.

Answer

아니요. 방금 물체가 중력가속도를 갖으면서 낙하운동 한다고 말씀하셨으니까 가속도가 똑같죠. 그래서 동시에 떨어지죠

Answer

아녕하세요? ​ 물리의 세계에입문하신것을 진심으로 환영합니다. ​ 우리는 ㅡ지구라는환경속에 생존을 우해 적응ㄹ하기마련이죠 ​ ​ 그것이 경험이구 본능이라면 ​ 이두가지는 물리적인진실과 같을가요? ​ 그렇지않습니다 ​ ]예를들면 천동설 같은것입니다 ​ ​ ​ 지구에서 우리가관찰하는 별과달은 우리를 중심으로 도는것처럼 보이지만 사실은 우리가회전ㅇ하는것입니다 ​ ​ 마찬가지로 힘이세면 가속도가 크다는것은 자유낙하를제외한 다른것에 대한 경험들입니다 ​ 자동차의악셀을 밟으면 자동차는 빨리 거속하죠 ​ 이유는 ​ 엥=에프/엠 ​ 이기대문입니다 ​ ​ 자유낙하도마찬가지라면 무거우면 빨리가속해야하죠 ​ 그런데 왜 같은가? ​ ​ ​ 자동차난 기타의 힘은 중력이아니라 별개의횜입니다 ​ 즉 질량과 아무ㅠ상관없는힘이라는것입니다 ​ ​ 그러나 중력은 엠쥐 라는힘이므로 질량에 비례합니다 ​ ​ 에이=에프/엠 ​ ​ ​ 따라ㅣ서 힘이증가한만큼 독같은비율로 가속을 방해하는힘 즉 관성력도환 증가시키죠 ​ ​ 이것이 아직가지현대관학자들이 풀지못화는 문제ㅐ이ㅏ기ㅏ는한데요 ​ 엠쥐 ​ 엠에이 ​ 하나는 중력으로사의 엠 이구 하나는 관성력으로싸의 엠인데 ​ 이두엠은 별개입니다 ​ 같아야할이유가없는데 ​ ​ 같아여 ​ ​ 즉 질량이 시간을 지연시킨다는 성질가지는 알겠는데 ​ 이두가지성질을 동반한다는것에서 이해할수없는것입니다 ​ ​ 그리고 엠에이라는 같은값으로 상쇄된다는것 신기합니다 ​ ​ 결국 설명은 불가하지만 이둘이상쇄된다는것은 팩트입니다 ​ 따라서 ​ ​ 자유낙하시 우리는 무중력을 경헙하는데요 ​ 이유는 ​ ​ 관성력이 중력을 상쇄하기대문입니다 ​ ​ ​ ​

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아니요. 방금 물체가 중력가속도를 갖으면서 낙하운동 한다고 말씀하셨으니까 가속도가 똑같죠. 그래서 동시에 떨어지죠

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