Вопрос задан 04.11.2025 в 09:02. Предмет Физика. Спрашивает Софронова Виктория.

Что можно сказать об ускорении свободного падения различных тел?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Киселева Варя.

Коротко: в условиях свободного падения (когда на тело действует только гравитация) все тела ускоряются одинаково, независимо от их массы, формы и материала. Различия, которые мы наблюдаем в быту, вызваны не “разной гравитацией”, а силами сопротивления среды (воздуха) и, иногда, подъёмной силой.

Чуть подробнее и по пунктам:

  1. Одинаковое ускорение в вакууме
    По принципу эквивалентности инертная и гравитационная массы пропорциональны, поэтому ускорение aa от силы тяжести F=GMmr2F=G\frac{Mm}{r^2} при делении на инертную массу mm не зависит от mm:

    a=Fm=GMr2g.a = \frac{F}{m} = G\frac{M}{r^2} \equiv g.

    У поверхности Земли g9,81 м/с2g \approx 9{,}81~\text{м/с}^2. Перо и молоток в вакууме падают одинаково.

  2. Почему в реальности тела падают “по-разному”
    В воздухе появляется сила сопротивления Fсопр12ρCdAv2F_\text{сопр} \sim \tfrac12 \rho C_d A v^2, зависящая от скорости vv, площади AA и формы (коэффициент CdC_d). Лёгкие и “пушистые” предметы (большое A/mA/m) сильнее тормозятся и быстрее выходят на меньшую предельную скорость; компактные и тяжёлые — меньше тормозятся и ускоряются дольше.

  3. g не строго постоянно по Земле
    Значение gg немного меняется (порядка ±0,5%\pm 0{,}5\%) из-за:

    • широты: вращение Земли создаёт центробежное “ослабление” у экватора; плюс Земля сплюснута — на полюсах ближе к центру → gg больше;

    • высоты: с ростом высоты gg убывает примерно как g(h)g0(12h/R)g(h)\approx g_0\left(1-2h/R_\oplus\right) для hRh \ll R_\oplus;

    • локальной геологии: неоднородности плотности пород, горы, впадины.

  4. Вблизи и внутри массивов
    Вдали от поверхности общего вида формула Ньютона: g=GM/r2g=GM/r^2. Внутри однородной сферической планеты gg убывает примерно линейно с радиус-вектором rr: g(r)rg(r)\propto r, обращаясь в ноль в центре.

  5. Практические следствия

    • В вакуумной трубе любые два тела, сброшенные с одинаковой высоты, упадут одновременно.

    • На разных высотах и широтах время падения с одной и той же высоты чуть различается из-за изменений gg, но эффект мал.

    • Для расчётов с воздухом нужно учитывать аэродинамику: форму, ориентацию, плотность объекта и плотность среды.

Итого: разные тела имеют одно и то же ускорение свободного падения в одной и той же точке гравитационного поля, а наблюдаемые отличия — это про сопротивление среды и небольшие геофизические вариации gg.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос