Newtons lag om universell gravitation
Grunden för denna förståelse ligger i Newtons lag om universell gravitation. Denna lag säger att varje objekt i universum lockar alla andra objekt med en kraft som är:
* proportionell mot produkten från deras massor: Ju mer massiva föremål, desto starkare är gravitationsattraktionen.
* omvänt proportionellt mot kvadratet på avståndet mellan deras centra: Ju längre isär föremål, desto svagare är gravitationskraften.
Den viktigaste insikten:
Den avgörande punkten här är att tyngdkraften är en kraft och krafter orsakar accelerationer . Accelerationen på grund av tyngdkraften (g) är den acceleration som ett objekt upplever på grund av jordens gravitationella drag. Medan gravitationskraften mellan jorden och ett objekt är direkt proportionellt mot objektets massa, är * accelerationen * inte. Här är varför:
1. kraft och massa: Newtons andra rörelselag säger att kraft (f) är lika med massa (m) gånger acceleration (a):f =ma.
2. tyngdkraften: Tyngdkraften (FG) mellan jorden och ett objekt ges av Fg =G * (M1 * M2) / R², där::
* G är gravitationskonstanten
* M1 är jordens massa
* m2 är objektets massa
* r är avståndet mellan deras centra.
3. Kombinera ekvationerna: Genom att ersätta fg i f =ma får vi:g * (m1 * m2) / r² =m2 * a.
4. Avbrytande massa: Lägg märke till att objektets massa (M2) visas på båda sidor av ekvationen. När du avbryter det har du kvar:g * m1 / r² =a.
Slutsats:
Denna slutliga ekvation visar att accelerationen på grund av tyngdkraften (a) är oberoende av objektets massa. Det beror bara på jordens massa (M1) och avståndet mellan deras centra (R). Detta förklarar varför alla föremål, oavsett massa, faller i samma takt nära jordens yta.
Viktig anmärkning: Denna förklaring gäller i ett vakuum där luftmotstånd är försumbar. I verkligheten påverkar luftmotståndet föremål med olika former och storlekar på olika sätt, vilket får dem att falla i något olika hastigheter.
