Întrebarea la care vrem să răspundem în acest articol este următoarea: dacă lăsăm în cădere liberă de la înălţimea de 1000 m un purice şi un Boeing 747, vor atinge ele pământul în acelaşi timp, dacă eliminăm rezistenţa opusă de aer din acest scenariu (dacă plasăm avionul şi puricele în vid)? Surprinzător poate pentru unii, răspunsul este DA, atât puricele, cât şi avionul vor ajunge la sol în exact aceeaşi secundă.
Cum e posibil? Răspunsul stă în matematică, dar până să ajungem la formule, putem furniza următoarea explicaţie: masa obiectelor (ori forma acestora) nu afectează cât de puţin mişcarea acestora. Singura forţă ce acţionează asupra puricelui şi avionului este dată de greutatea acestora.
Orice obiect care se află în cădere liberă va accelera către centrul Pământului, indiferent de viteza iniţială. Această acceleraţie are valoarea de 9,8 m/s2 (în fapt, acceleraţia gravitaţională este de 9,8 m/s2 la nivelul solului, scăzând odată cu depărtarea de Pământ). Cauza acestei acceleraţii a fost găsită de Newton, cel care a descoperit legea atracţiei universale.
Greutatea corpurilor depinde de masa acestora şi de atracţia gravitaţională, conform relaţiei:
G=F=m*g
unde G este greutatea , F este forţa cu care se acţionează, m este masa, iar g este acceleraţia gravitaţională.
→ Pentru a înţelege diferenţa dintre masă şi greutate, citiţi acest articol.
Al doilea principiu al lui Newton, ce descrie mişcarea oricărui obiect, arată că:
F=m*a
unde a este acceleraţia corpului.
Comparând cele două formule, se poate observa că făcând înlocuirea lui F din cea de-a doua cu valoarea acestuia din prima, rezultă a=g.
F=m*g=m*a => a=g
Cu alte cuvinte, acceleraţia obiectelor lăsate în cădere liberă este identică cu acceleraţia gravitaţională, cu valoarea de 9,8 m/s2. Masa, mărimea ori forma obiectelor nu apar ca factori în descrierea mişcării obiectelor. Oricât de spectaculos ar părea, un purice şi un Boeing 747, lăsate în cădere liberă de la înălţimea de un 1 Km, vor ajunge la sol în acelaşi timp. Experienţa cotidiană ne spune că nu este chiar aşa, dar lucrurile sunt diferite în realitate din cauza frecării cu particulele de aer care survine atunci când obiectele sunt în cădere.
Galileo Galilei este omul de ştiinţă care a observat fenomenul explicat mai sus. Acesta a efectuat experimente folosind bile pe un plan înclinat şi a constatat că distanţa parcursă de bile într-un anumit timp nu depinde de masa bilelor. Ipoteza lui Galileo a fost dovedită în 1971 pe Lună, atunci când un astronaut a dat drumul simultan unui ciocan şi unei pene, constatându-se cum, în lipsa atmosferei, acestea ating solul Lunii în acelaşi timp.
Iată mai jos un videoclip care arată căderea în vid a a două obiecte de mase diferite.
Pentru o altă abordare a subiectului, poate un pic mai explicită, citiţi articolul nostru:
