В вакуумной комнате бросили с одной высоты кирпич и перо что упадет первым

Обновлено: 04.05.2024

если кинуть два разных по массе предмета, например один с весом 3 кг, а другой с весом в 500 грамм, что быстрее упадет на Землю с одинаковой высоты?

Если не затруднит с объяснением.Заранее спасибо.

Атмосфера тормозит движение, причем при значительных скоростях сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости. В результате всякое падающее тело через несколько секунд приобретает постоянную скорость, причём для каждого тела эта скорость различна. Она зависит от формы тела. Например, шарик и кубик одинаковой массы и одинаковой плотности упадут не вместе, шарик раньше. Естественно, одинаковые по размеру шарик из стали и шарик из пробки тоже упадут не вместе, стальной раньше.
Сравнивать время падения в воздухе двух тел, зная только массу, но не зная объёма и формы, неправильно.

Что падает быстрее: камень или почтовая марка, монета или маленький кусочек бумаги? Мы ответим на этот вопрос, но прежде проделаем несколько опытов.

Возьмем в правую руку десятикопеечную монету, а в левую — маленький кусочек бумаги. Выпустим одновременно оба предмета. Мы легко заметим, что монета, падая вертикально, быстро достигнет пола, а кусочек бумаги, медленно планируя, упадет гораздо позднее. Может показаться, что тело падает тем быстрее, чем оно тяжелее.

Но попробуем бросить одновременно килограммовую гирю и однокопеечную монету. Мы обнаружим, что они коснутся земли в одну и ту же секунду, несмотря на то что вес копеечной монеты в тысячу раз меньше, чем вес килограммовой гири.

Разгадка этого кажущегося противоречия состоит в том, что листку бумаги гораздо труднее, чем монете, преодолеть сопротивление воздуха, так как поверхность такого листка сравнительно очень велика. Если же мы скатаем этот листок бумаги в маленький шарик и опять бросим, то увидим, что он падает так же быстро, как и монета.

В этом последнем случае воздушное сопротивление, которое встречает падающая бумажка, будет совершенно ничтожным. Когда нет сопротивления воздуха, форма падающего тела не играет никакой роли. Физик это доказывает, когда в длинном, герметически закрытом сосуде, из которого выкачан воздух, заставляет падать самые разнообразные тела. В таком сосуде легчайшее перышко падает так же быстро, как и тяжелый кусок камня. А падают все тела вертикально вниз потому, что их притягивает Земля.

Согласно биографии Галилео Галилея, написанной его учеником Винченцо Вивиани, в 1589 году Галилей провёл эксперимент, сбросив два шара различной массы со знаменитой падающей башни в Пизе, чтобы продемонстрировать, что время падения не зависит от массы шара [1] . С помощью этого эксперимента Галилей якобы обнаружил, что тела упали практически одновременно, опровергнув теорию Аристотеля, которая утверждала, что скорость падения пропорциональна массе тела. В то время, когда, по описанию Вивиани, Галилей проводил свой эксперимент, он ещё не сформулировал окончательный вариант своего закона свободного падения [1] [2] .

Хотя история об экспериментах Галилея на Пизанской башне вошла в научный фольклор, в трудах самого Галилея нет упоминания об этих экспериментах, и большинство историков науки склонны считать, что это был лишь мысленный эксперимент, который на самом деле не осуществлялся [3] [4] . Исключение составляет лишь позиция Дрейка, который считает, что эксперимент Галилея имел место в действительности примерно в том виде, как это описал Вивиани [1] .

Одним из первых опровергнуть утверждение Аристотеля попытался нидерландский учёный Симон Стевин. Можно предположить, что его результаты были известны Галилею.

Галилей так описывает знаменитый мысленный эксперимент в своей книге «О движении» [5] .

Представьте себе два предмета, один из которых тяжелее другого, соединённых верёвкой друг с другом, и сбросьте эту связку с башни. Если мы предположим, что тяжёлые предметы действительно падают быстрее, чем лёгкие и наоборот, то лёгкий предмет должен будет замедлять падение тяжёлого. Но поскольку рассматриваемая система в целом тяжелее, чем один тяжёлый предмет, то она должна падать быстрее него. Таким образом мы приходим к противоречию, из которого следует, что изначальное предположение (тяжёлые предметы падают быстрее лёгких) — неверно.

Из-за несовершенства измерительного оборудования того времени свободное падение тел изучать было почти невозможно. В поисках способа уменьшения скорости движения Галилей заменил свободное падение на качение по наклонной поверхности, где были значительно меньшие скорости и сопротивление воздуха. Было замечено, что со временем скорость движения растет — тела движутся с ускорением. Был сделан вывод, что скорость и ускорение не зависят ни от массы, ни от материала шара.

Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:

Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью.
Движение происходит с постоянным ускорением.

Ученый также отметил: если соединить две наклонные поверхности так, чтобы скатившись по одной из них, шар поднимался по другой, он поднимется на ту же высоту, с которой начал движение, независимо от наклона каждой из поверхностей.

Галилей проверил, что полученные им законы скатывания качественно не зависят от угла наклона плоскости, и, следовательно, их можно распространить на случай падения. Окончательный вывод Галилея из последней его книги: скорость падения нарастает пропорционально времени, а путь — пропорционально квадрату времени.

И вот у меня вопрос. В вакууме есть гравитация, так почему она не влияет на скорость падения? Мне вот кажется, что кирпич благодаря гравитация должен падать быстрее. Но все опыты показывают, что падают с одинаковой скоростью. Почему?

Потому что гравитационная масса равна инерционной. Сокращаются в уравнении и всё. Грубо говоря чем больше масса, тем сильнее сила, но и больше сила требуется для достижения того же ускорения.

Я примерно понял. Там ещё о втором законе Ньютона мне почитать надо. И тогда разберусь.
А то когда не знаешь, кругом чудеса. Спасибо.

. . Мудрец (17765) Buddy Christ, более тяжёлый предмет притягивает к себе с большим ускорением, поэтому огромный кирпич притянет к себе землю быстрее

более тяжёлый предмет притягивает к себе с большим ускорением, поэтому огромный кирпич притянет к себе землю быстрее

Потому что согласно логики ученных масса это количество вещества, которое никогда не меняется, но стоит телу увеличивать скорость так масса сразу стала увеличиваться. т. е. по логике ченных "количество вещества" начало увеличиваться. это же бред чистой воды. Простой эксперимент такой
У нас имеются простые весы, с одной стороны шкала в кг, а с другой стороны шкала в ньютонах. Весы находятся в условиях поверхности Земли. Мы поставили гирю массой 1 кг, на другой стороне весов соответственно мы увидели вес этой гири равный 10 (9,8) ньютон. Поместим эти весы в условия поверхности луны. Какие значения покажут наши весы? Так как луна притягивает тела с силой в 5,7 раз меньшей, чем земля, то ответ будет с одной стороны они покажут массу 175 грамм, а с другой стороны вес 1,6 ньютон. Т. е. и вес и масса у нас изменились в равной степени потому, что это одно и то же. Почему же тогда некоторые могут сказать, что "масса не меняется", хотя простой только что описанный эксперимент нам говорит что меняется также как и вес? И "масса" и "вес" это одно и то же, но измеренное в условиях поверхности Земли. Масса не меняется потому, что мы приняли, что масса тела измеренная в условиях Земли является эталоном, точкой отсчета изменения массы, а "измененную массу" в других условиях мы называем весом. Поместим тело в воду, на луну, придадим ему скорость, ускорение, торможение - любое изменение условий нахождения первоначальной "массы" мы теперь будем называть "весом". Когда мы поместили весы на луну изменяется и масса и вес, но "массу" мы принимаем той которая была в условиях Земли и поэтому говорим что "масса не меняется".
У Вас есть весы, с одной стороны шкала в кг, а с другой стороны шкала в ньютонах. Вы поставили гирю массой 1 кг. На весах увидели значения массу 1 кг а с другой стороны весов вес 9,8 ньютон.

По логике официальной науки - масса 1 кг является причиной того что на другой стороне весов появилась сила 9,8 ньютон. т. е. причина является причиной самой себя. что является вопиющим абсурдом..

Когда говорят "сила тяжести" говорят относительно тела которое притягивается. например сила тяжести кирпича, когда говорят "сила притяжения" то говорят относительно тела К которому притягивается, например сила притяжения Земли. Когда говорят "сила, действующая на опору или подвес" - это значит что земля притягивает это тело вместе с весами вместе с опорой этих весов и вместе с подвесом этих весов и вместе с самими этими весами. Сила тяжести и сила притяжения одно и то же, но зависит относительно чего сказать и именно эта сила является ПРИЧИНОЙ веса и причиной массы тела. Ведь масса и вес это два разных названия одной и той же величины, но принято, что "масса" измеренная в условиях земли будет являться точкой отсчета и меняться не будет, а вес будет. Поэтому говорят "масса не меняется".

во-первых, гравитация влияет на ускорение, а не на скорость, и, во-вторых, можно провести простой мысленный эксперимент.

разобьём кирпич на равные кусочки. сложим из них обратно "кирпич" и сбросим в вакууме. если бы ускорение свободного падения зависело от массы, то этот паззл падал бы иначе, чем целый кирпич. но чем он от него отличается? да ничем, только наличием механических связей. так что, имхо, было бы странно ожидать от "кирпича" какого-то иного поведения.
или от бруска пластилина и слепленных из него шариков.
или от цепочки, разделенной на звенья.

в общем, как-то так.

огромный кирпич притягивает землю к себе сильнее чем маленький, поэтому земля с большим ускорением падает на него.

В общей теории относительности объект в свободном падении не подвержен никаким силам и представляет собой инерциальное тело. Вдали от источников искривления пространства-времени, где пространство-время плоское, ньютоновская теория свободного падения согласуется с общей теорией относительности.

Не нужно понимать ничего. На самом деле кирпич падает куда? на ЗЕМЛЮ. Теперь сравните массу Земли, пера и кирпича, или просто подставьте числа в формулу тяготения и решите её, вам станет понятно почему ускорение для пера и для кирпича неотличимо, самый наглядный способ, между прочим.

1) посмотри на формулу силы с которой эти тела притягиваются к другому объекту
2) посмотри на второй закон Ньютона
прежде чем читать даль подумай 10 минут. вдруг сам догадаешься
3) если не догадался, то найди из этих уравнений ускорения с которыми будут падать пёрышко и самосвал кирпичей и сравни их

Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.

Такова легенда. В архивах не сохранилось никаких подтверждений, что такой эксперимент действительно проводился. Более того, пушечное ядро и пуля имеют разный радиус, на них будет действовать разная сила сопротивления воздуха и, поэтому, они не могут достичь земли одновременно. Это понимал и Галилей. Однако он писал, что ". различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью". Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:
1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью
2. Движение происходит с постоянным ускорением.

Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью.

Олечка Профи (529) "на них будет действовать разная сила сопротивления воздуха и, поэтому, они не могут достичь земли одновременно". А не из-за массы. Из-за сопротивления воздуха. А если воздуха нет, то и сопротивления воздуха нет. В вакууме отсутствует сопротивление как таковое. Поэтому и падают с одинаковой скоростью.

Если не затруднит с объяснением.Заранее спасибо.

Если не было бы атмосферы, то оба тела упали бы строго одновременно, так как ускорение силы тяжести (оно же - ускорение свободного падения, 9,8 м/(с*с) ) - одинаково для всех тел. При таком безвоздушном падении скорость возрастает пропорционально времени и, если бы не встреча с Землёй, нарастала бы неограниченно (в классической механике! ) Это элементарно.

Тот который больше весит.. . там сила притяжения, она расчитывается вроде как масса на ускорение. ну в общем 3кг будет падать намного быстрее, чем 500гр.

Плохо вы физику знаете. Во-первых масса и вес это разные понятия. А во-вторых Сила это не скорость падения :) Гравитационное взаимодействие придает всем телам одинаковое ускорение независимо от массы. это факт. :)

Одновременно. Ускорение свободного падения одинаково для любой массы. Если только не учитывать для мелких предметов влияние ветра-ну там пушинка и т. д.

Тяжёлое упадёт раньше, т. к. сила притяжения действующая на оба тела пропорциональна МАССЕ ( и половине квадрата -ЖЭ).

То, что весит 500 грамм-быстрее. Это если есть сопротивление воздуха. Хотя разница во времени падения будет не очень уж большая. А если эти 2 предмета кинуть в безвоздушном пространстве, то упадут одновременно.

да вы что? листок бумаги весит 20 грамм.. а кирпич 2 килограмма.. вы уверены что то что легче упадет быстрее при сопротивлении воздуха? :)

У меня есть видео, где человек с 9 этажа выкинулся вместе с канистрой для бензина, так он приземлился почти одновременно
с канистрой, ну может их разделяли сотые доли секунды.

быстрее упадет тот предмет который весит 3 кг
Скорость всякого свободно падающего тела в воздушном пространстве возрастает до определенного предела, зависящего от массы и формы тела, но не от высоты падения. За этим пределом движение происходит с постоянной скоростью. Наступает он, когда сопротивление воздуха оказывается равным силе тяжести. После этого падение будет происходить с постоянной предельной скоростью: чем тяжелее тело, тем больше будет абсолютная величина его предельной скорости.
Если это будет безвоздушное пространство, то они упадут одновременно.

Разница будет ощутима только при существенной роли сопротивления воздуха. А так если не учитывать это сопротивление то:
ma=F=GmM/R^2
a=GM/R^2
где M- масса Земли, то есть от массы тела эта сила не зависит.

На вопрос невозможно однозначно ответить т к он задан
обобщенно. Не даны конкретные условия опыта.
С одинаковой высоты быстрей может падать и легкое тело и тяжелое.
Измеряем высоту на экваторе и такую же высоту на полюсе.
На полюсе тела будут падать быстрее и тяжелое и легкое чем на экваторе.
Если же отпускать камни с Пизанской башни то чтобы туда добраться нужны большие деньги. Но туда ехать не стоит. Один человек в истории науки уже проделал такой опыт и доказал что разные тела падают
одинаково. Но ему и не надо было делать такого опыта т к он доказал
мысленным экспериментом что тела падают одинаково. Попробуйте?

Если их форма одинакова, то одновременно. Потому что сопротивление
воздуха тоже влияет на скорость падения

одинаково упадут, но если будет ваакум, даже если они из разных материалов. если в воздушном пространстве то следует учитывать парусность обьектов, но в том случае если они из разных материалов. ели материалы одинаковые, то упадут одинаково.

Например, перо и камень.
при наличии воздуха:
На перо будет действовать сила сопротивления воздуха, поэтому камень упадёт быстрее пера.
в вакууме:
Упадут одинаково, т. к. там отсутствует воздух и не будет действовать сила сопротивления воздуха.

Даже если два предмета одинаковых по масе, но разных по размеру бросить, например стальной шар 50 кг и стальной лист 2х2 метра (50 кг, кинуть плашмя) естественно стальной шар упадёт быстрее у стального листа при падении будет сопротивление воздуха он упадёт позже!

Недавно я прочитал на Дзене удивительную в своей безграмотности статью, в которой очередной "экперд" утверждал, что предметы разной массы падают на Землю с одинаковой скоростью. В качестве аргументов своей правоты он приводил ~~святое писание~~ учебник физики и опыт, проведённый Галилеем ещё в дремучем шестнадцатом веке. Опыт заключался в том, что перо и гиря падали внутри колбы с откачанным воздухом, и время их падения совпадало.

Вот только наука уже давно доказала, что тяжёлые предметы падают быстрее лёгких даже в вакууме. Это было известно ещё во времена Ньютона, то есть в семнадцатом веке, но всяческие бездари до сих пор повторяют этот бред, просто потому, что так их научили в школе безграмотные учителя. Я предлагаю вам разобраться в данном вопросе и выяснить, почему скорость падения тела может быть разной, и от чего она зависит.

Итак, почему же тяжёлые предметы падают быстрее лёгких? Естественно, мы говорим об идеальных условиях эксперимента, когда два тела падают в абсолютном вакууме, и на них не действуют какие-либо другие силы, помимо гравитации. Давайте вспомним формулу расчёта силы гравитационного притяжения двух тел:

В этой формуле M1 - это масса падающего груза, а M2 - масса Земли, на которую этот груз падает. R - это расстояние от груза до центра Земли.
G - гравитационная постоянная. Чтобы понять, какой будет скорость тела в результате падения, нам понадобится формула совершения работы
A = F * S , где S - это высота, с которой упал груз. Итого, получаем, что в результате падения груза будет совершена работа:

Но тут возникает вопрос, а в чём же именно будет выражаться совершение этой работы? Ответ банален - в увеличении кинетической энергии. Вот только нужно понимать, что поскольку Земля и падающий груз притягиваются друг к другу, то кинетическая энергия изменится у них обоих. То есть не только груз станет двигаться к Земле, но и сама планета сдвинется и полетит навстречу падающему грузу. Соответственно, груз "упадёт" на высоту S1 , а Земля "взлетит" на высоту S2 . Но так как увеличение импульса и у груза, и у Земли будет одинаковым, в то время как их масса разительно отличается, то изменение положения Земли будет ничтожным, хотя и отличным от нуля. Итого, получаем две формулы:

Как легко можно заметить, в каждой из формул масса "падающего" объекта присутствует в обоих частях формулы, а потому она сокращается и не участвует в расчёте скорости. Но это вовсе не значит, что масса ни на что не влияет. Я не случайно привёл две формулы. Если вы увеличите массу груза в тысячу раз, то скорость "падения" груза относительно общего центра масс не изменится. А вот квадрат скорости "взлетания" Земли увеличится как раз в те самые тысячу раз. Таким образом скорость сближения груза и Земли увеличится, так как она является суммой двух скоростей.

Конечно, в реальном эксперименте замерить скорость "взлетания" планеты навстречу килограммовой гире у вас не получится. Но если на Землю будет падать нейтронная звезда, то она будет падать в миллионы раз быстрее, чем Международная Космическая Станция или даже Луна. Также, в приведённых выше формулах используется серьёзное упрощение. Они "работают" только в случае, если расстояние от груза до центра Земли гораздо больше высоты, с которой упал груз. Ведь чем больше расстояние между телами, тем меньше сила притяжения. И если вам нужна точная формула, то тут уже никак не обойтись без интегралов и высшей математики.

Собственно, рассказы о том, что скорость падения тела не зависит от его массы, как раз опираются на серьёзное упрощение расчётов. То есть мы игнорируем "взлетание" Земли, потому что в бытовых условиях оно настолько незначительно, что ни на что не влияет. Но тем не менее, всегда следует помнить, что на самом деле скорость падения тела зависит от множества факторов. И не во всех ситуациях можно использовать формулы из учебников физики младших классов. А то ведь так можно и повторить судьбу Икара.

Читайте также: