שלום, יש לי שאלה קטנה בפיסיקה בסיסית, אם לדוגמא ניקח אבן אחת ששוקלת 5 ניוטון (חצי קילו) ואבן אחת ששוקלת 20 ניוטון (2 קילו) ונעזוב אותן מגובה שווה (לדוגמא 4 מטרים), האם האבן הכבדה יותר תגיע לקרקע בזמן קצר יותר מהאבן הקלה ומדוע? תודה רבה לעונים.

תאוצת הנפילה החופשית איננה תלויה במסת הגוף הנופל אלא רק בעוצמת שדה הכבידה.


כלומר- אם הנפילה תהיה בכדור הארץ- כוח הכבידה ימשוך את האבן הגדולה יותר לרדת למה מהר יותר.
(כי לאבן הכבדה יש מסה יותר גדולה ולכן כוח המשיכה שיופעל עליה יהיה גדול יותר)
בחלל לעומת זאת מהירות הנפילה תהיה זהה-

מתוך ויקיפדיה-

"האסטרונאוט דיוויד סקוט הדגים במהלך משימת אפולו 15 לעיני מיליוני צופים על כדור הארץ שזמן הנפילה אינו תלוי במסה בסביבת ריק. הוא הטיל בו-זמנית פטיש ונוצה והראה ששני הגופים הגיעו בו-זמנית לפני הקרקע של הירח.‏‏ (1) ניסוי כזה ניתן להדגים גם על פני כדור הארץ בתנאי שהוא מבוצע בסביבת ריק."

ההסבר לכך-
"עוצמת הכח המופעל על הגוף הנופל תלויה גם במסתו, ולכן על גוף בעל מסה גדולה יותר יופעל אמנם כח משיכה גדול יותר, אך תאוצת הכובד שלו תשאר זהה לשל נוצה! זאת בשל העובדה, המפתיעה במקצת, שתאוצה, כלומר שינוי בתנע גוף, תלויה במסה האינרציאלית של אותו גוף. במילים אחרות, קשה יותר להאיץ גוף ככל שמסתו גדולה יותר. בתנאים רגילים, מסה אינרציאלית שווה למסה גרביטציונית ולכן הן "מקזזות" זו את זו."

בנוסף- יכול להיות שאם יזרקו את האבן הקטנה בכוח גדול ואילו את האבן הגדולה יעזבו מבלי להפעיל כוח אז יתכן שהאבן הקטנה תיפול מהר יותר.

סליחה לזו שלפני אבל זה ממש לא נכון!
שתי האבנים יפלו ביחד משום שלשתיהן יש את אותה תאוצה. כלומר שינוי המהירות של שתיהן יהיה שווה ולכן גם המרחק שהן יעברו באותו זמן יהיה שווה.
יש נוסחא בקינמטיקה:
x = x0+v0*t+0.5*a*t^2
a - התאוצה, בהנחה שהיא קבועה (אצלנו g)
v0 - המהירות ההתחלתית
x0 - המיקום ההתחלתי
x - המיקום בזמן t.
אפשר לראות שאין שום קשר למסה!

שואל השאלה:
איך בדיוק הדבר הזה שכתבת יכול להראות שאין קשר למסה?

המגיבה השנייה,
ולמה את חושבת שהתאוצה שווה? זה בדיוק מה שהראשון ענה.

הראשון צדק לגמרי בתשובה שלו, זו התשובה המלאה והנכונה.

למגיבה השנייה, אני אסביר:
כל 2 גופים בעל מסה (נקרא להם m,m) מפעילים כוח משיכה אחד על השני בגודל כזה:
f=g*m*m/r^2 כאשר:
f זה הכוח
g זה איזהשהו מספר מאוד קטן שנקרא "קבוע הכבידה העולמי"
m זה מסה אחת
m זה מסה שנייה
r זה המרחק בין המסות.

כיוון שידוע ש- f=ma (כלומר כדי להאיץ מסה m בתאוצה a אז הכוח שנדרש הוא ma) מקבלים שמתקיים עבור אחד הגופים ש-
g*m*m/r^2=ma
לכן
a=g*m/r^2
ואז קיבלנו שהתאוצה של גוף כלשהו אל הכיוון של הגוף השני הוא המספר הקטן g כפול המסה של הגוף השני חלקי (המרחק בריבוע), בלי תלות במסה של הגוף הראשון!

לכן תאוצה שנגרמת מכוח משיכה לא תלויה במסת הגוף הנמשך, רק בגוף המושך