갈릴레오와 마찬가지로 뉴턴도 기계적 운동에 대한 연구를 시작했습니다. 낙하물의 법칙, 그러나 그의 임무는 이미 다소 간단했습니다. 뉴턴은 갈릴레오가 꿈꿔왔던 공기 펌프를 마음대로 사용할 수 있었습니다.

갈릴레오는 피사의 사탑에서 철포알을 던져 실험을 수행했습니다(자세한 내용:). 뉴턴은 한쪽 끝이 밀봉된 긴 유리관에 작은 코르크 조각과 총을 넣고 그 관을 공기 펌프에 연결했습니다. 펌프는 대부분의 공기를 빨아 들였습니다.

과학자는 튜브의 다른 쪽 끝을 봉인했습니다. 그리고 코르크 조각이 달린 펠릿은 매우 희박한 공기 공간에 남아있었습니다. 뉴턴은 먼저 튜브를 한쪽 끝으로 돌린 다음 다른 쪽 끝으로 돌렸습니다. 코르크 조각과 펠렛이 같은 속도로 떨어졌습니다. 따라서 진공에서는 무게가 다른 물체가 같은 속도로 낙하한다는 것을 증명할 수 있었습니다. 이제 이러한 간단한 장치 - " 뉴턴관" - 모든 학교에서 사용 가능합니다.

낙하 속도는 무게에 좌우되지 않습니다.

떨어지는 속도는 무게에 좌우되지 않습니다. 떨어지는 물체에는 무게가 없다고 갈릴레오는 말했습니다. 이는 뉴턴이 결론적으로 무게가 모든 물체나 물질의 기본 속성이 아니라는 것을 의미합니다. 모든 물체는 누워 있거나 무언가에 매달려 있는 동안에만 무게를 가지며, 떨어지면 무게가 감소합니다.

체중이란 무엇입니까?

뉴턴의 전신 중 한 사람인 프랑스의 수학철학자 르네 데카르트는 다음과 같이 주장했습니다. 무게- 이것은 물건이 바닥이나 누워 있는 스탠드에 가하는 압력입니다. 뉴턴은 갈릴레오의 양동이 실험을 기억했습니다. 물이 한 양동이에서 다른 양동이로 쏟아지는 동안 총 무게는 이전보다 적었습니다. 떨어지는 물은 자유롭게 움직이고 아무것도 막지 않았으며 떨어지는 동안 실제로 무게가 전혀 나지 않았습니다.

아래쪽 물통에 물이 모두 들어가자마자 저울의 균형이 회복되었습니다. 그리고 이것은 또한 뉴턴을 놀라게 하지 않았습니다. 모든 물이 아래쪽 물통에 모였기 때문에 바닥에 가해지는 압력은 두 물통의 수압의 합과 정확히 같아야 합니다. 물의 무게가 다시 돌아온 것 같았습니다.

왜 시체가 스탠드를 누르나요?

하지만 시체는 왜 스탠드를 누르나요?? 데카르트는 이것을 몰랐습니다. 무게를 달고 스프링에 걸어보자. 스프링이 늘어납니다. 이제 이 무게추를 제거하고 손으로 스프링 고리를 잡아보겠습니다. 힘을 가함으로써 스프링이 늘어나는 무게만큼 스프링을 늘릴 수 있습니다. 무게의 무게와 손의 힘은 스프링에 동일한 영향을 미칩니다. 이는 스탠드에 있는 몸체의 압력(무게)이 일종의 힘이라는 것을 의미합니다. 뉴턴은 그것을 정의했습니다.

중력의 법칙

이 구체는 무게와 다른 물체를 끌어당겨 근처에 고정시킵니다. 우리는 이 현상을 어디서나 어디서나 관찰하며 이를 중력이라고 부릅니다. 갈릴레오도 연구했습니다. 크고 작은 모든 몸은 서로 이끌려 순종합니다. 만유인력의 법칙, 뉴턴이 발견한. 따라서 무게는 지구에 끌어당겨진 물체가 그 물체를 지탱하는 지지대를 누르는 힘입니다. 무게는 만유인력의 표현이다. 뉴턴은 갈릴레오 갈릴레가 시작한 낙하물의 법칙을 논리적인 결론에 도달할 수 있었습니다.

행성 지구는 소위 말하는 것을 사용하여 모든 신체를 핵심으로 끌어들이는 것으로 알려져 있습니다. 중력장. 이는 신체와 행성 표면 사이의 거리가 멀수록 신체에 미치는 영향이 더 커지고 더 뚜렷해진다는 것을 의미합니다.

수직으로 아래로 떨어지는 물체는 여전히 위에서 언급한 힘을 받고 있기 때문에 물체는 확실히 아래로 떨어질 것입니다. 문제는 여전히 남아 있습니다. 떨어질 때 속도는 얼마나 될까요? 한편으로 물체는 매우 강한 공기 저항의 영향을 받는 반면, 물체는 지구에서 멀어질수록 지구에 더 강하게 끌립니다. 첫 번째는 분명히 장애물이 되어 속도를 줄이고, 두 번째는 가속을 제공하고 속도를 높입니다. 따라서 또 다른 질문이 제기됩니다. 지상 조건에서 자유 낙하가 가능합니까? 엄밀히 말하면 신체는 공기 흐름 저항의 형태로 간섭이 없는 진공에서만 가능합니다. 그러나 현대 물리학의 틀 내에서 신체의 자유 낙하는 간섭을 받지 않는 수직 운동으로 간주됩니다(이 경우 공기 저항은 무시할 수 있음).

요점은 떨어지는 물체가 다른 힘, 특히 동일한 공기의 영향을 받지 않는 조건을 인위적으로만 만드는 것이 가능하다는 것입니다. 진공 상태에서 물체의 자유 낙하 속도는 물체의 무게에 관계없이 항상 같은 숫자라는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 이 움직임을 균일 가속이라고 합니다. 이것은 4세기 전에 유명한 물리학자이자 천문학자인 갈릴레오 갈릴레이에 의해 처음으로 기술되었습니다. 그러한 결론의 타당성은 오늘날까지도 그 영향력을 잃지 않았습니다.

이미 언급했듯이 일상 생활의 틀 안에서 신체가 자유 낙하한다는 것은 관습적이며 완전히 정확한 이름은 아닙니다. 실제로 모든 물체의 자유 낙하 속도는 일정하지 않습니다. 신체는 가속도를 가지고 움직이며, 이러한 움직임은 특별한 경우로 설명됩니다. 균일하게 가속되는 운동.즉, 매초마다 신체의 속도가 변합니다. 이 조항을 염두에 두고 우리는 신체의 자유 낙하 속도를 찾을 수 있습니다. 물체에 가속도를 부여하지 않으면(즉, 물체를 던지지 않고 단순히 높이에서 낮추는 경우) 초기 속도는 0이 됩니다(Vo = 0). 매 초마다 속도는 가속도에 비례하여 증가합니다. gt.

여기서 g 변수의 입력에 대해 언급하는 것이 중요합니다. 이것이 자유낙하의 가속도이다. 이전에 우리는 신체가 정상적인 조건에서 떨어질 때 가속이 존재한다는 것을 이미 언급했습니다. 공기가 있고 중력의 영향을 받는 곳. 모든 물체는 질량에 관계없이 9.8m/s2의 가속도로 지구로 떨어집니다.

이제 이러한 주의 사항을 염두에 두고 신체의 자유 낙하 속도를 계산하는 데 도움이 되는 공식을 유도합니다.

즉, 초기 속도(던지기, 밀기 또는 기타 조작을 통해 신체에 전달한 경우)에 신체가 표면에 도달하는 데 걸린 시간(초)을 곱하면 됩니다. 초기 속도가 0이면 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

즉, 단순히 중력과 시간의 가속도를 곱한 것입니다.

마찬가지로 물체의 자유 낙하 속도를 알면 물체의 이동 시간이나 초기 속도를 추론할 수 있습니다.

속도를 계산하는 공식도 구별되어야 합니다. 이 경우 던진 물체의 이동 속도를 점차적으로 늦추는 힘이 작용하기 때문입니다.

우리가 고려한 경우 신체는 중력과 공기 흐름의 저항에만 영향을 받으며 대체로 속도 변화에는 영향을 미치지 않습니다.

그리고 또 하나의 중요한 조건은 진공 상태입니다. 그리고 이 경우에는 속도가 아니라 가속도에 의한 것입니다. 예, 어느 정도 근사적으로는 사실입니다. 그것을 알아 봅시다.

따라서 두 물체가 진공 상태에서 같은 높이에서 떨어지면 동시에 떨어지게 됩니다. 갈릴레오 갈릴레이는 한때 물체가 모양과 질량에 관계없이 동일한 가속도로 지구에 떨어지는 것을 실험적으로 증명했습니다(대문자로 행성에 대해 이야기하고 있음). 전설에 따르면 그는 투명한 튜브에 알갱이와 깃털을 넣은 다음 그 안에서 공기를 빼냈다고 합니다. 그리고 그런 튜브 안에 있으면 두 몸이 동시에 쓰러진 것으로 밝혀졌습니다. 사실 지구의 중력장에 위치한 모든 물체는 질량에 관계없이 동일한 자유 낙하 가속도(평균 g~9.8m/s²)를 경험합니다(실제로 이는 전적으로 사실은 아니지만 첫 번째 근사치입니다. 그렇습니다. 실제로 이것은 물리학에서 드문 일이 아닙니다. 끝까지 읽으십시오.

공중에서 낙하가 발생하면 자유 낙하의 가속 외에도 한 가지 더 발생합니다. 이는 신체의 움직임에 반대되는 방향으로 이루어지며(신체가 단순히 낙하하는 경우에는 자유 낙하 방향과 반대) 공기 저항력에 의해 발생합니다. 힘 자체는 여러 요인(예: 신체의 속도 및 모양)에 따라 달라지지만, 이 힘이 신체에 주는 가속도는 신체의 질량에 따라 달라집니다(뉴턴의 제2법칙 - F=ma, 여기서 가속도입니다). 즉, 일반적으로 물체가 동일한 가속도로 "떨어지지만" 매체의 항력의 영향으로 다양한 각도로 "감속"되는 경우입니다. 즉, 거품 공의 질량이 근처에서 날아가는 리드 공의 질량보다 적으면 공중에서 더 적극적으로 "감속"됩니다. 진공 상태에서는 저항이 없으며 두 공은 대략(진공 깊이와 실험의 정확도 범위 내에서) 동시에 떨어집니다.

결론적으로 약속된 면책조항입니다. 위에서 언급한 갈릴레오의 튜브와 마찬가지로 이상적인 조건에서도 펠릿은 미미한 수 나노초 더 일찍 떨어질 것입니다. 이는 다시 말하지만 그 질량이 지구의 질량에 비해 미미하게 다르기 때문입니다. 깃털. 사실은 거대한 물체의 쌍별 인력을 설명하는 만유인력의 법칙에 두 질량이 모두 나타난다는 것입니다. 즉, 이러한 몸체의 각 쌍에 대해 결과적인 힘(및 가속도)은 "떨어지는" 몸체의 질량에 따라 달라집니다. 그러나 이 힘에 대한 펠릿의 기여는 무시할 수 있으며, 이는 펠렛과 깃털의 가속도 값 사이의 차이가 거의 작다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 각각 지구 질량의 절반과 1/4인 두 개의 공의 "낙하"에 대해 이야기하면 첫 번째 공은 두 번째 공보다 눈에 띄게 일찍 "낙하"합니다. 진실은 여기서 "낙하"에 대해 이야기하는 것이 어렵다는 것입니다. 그러한 질량은 지구 자체를 눈에 띄게 대체할 것입니다.

그건 그렇고, 펠릿이나 돌이 지구에 떨어지면 동일한 만유인력 법칙에 따라 돌이 지구까지의 거리를 극복할 뿐만 아니라 그 순간 지구도 돌에 접근합니다. 미미한(사라질 정도로) 작은 거리에서. 댓글이 없습니다. 잠자리에 들기 전에 생각해 보세요.

아니요, 초당 9.8미터의 지구 장에서의 중력 가속도는 모든 신체에 영향을 미치지 않습니다.

법을 정확하게 설명하셨습니다. 낙하 속도(또는 더 정확하게는 가속도)는 상호 작용하는 물체의 질량의 곱에 따라 달라집니다.
1kg의 무게와 1톤의 무게가 떨어지면 두 번째 참가자인 지구가 동일한 질량을 갖고 이 질량이 이러한 무게보다 훨씬 크기 때문에 도구의 속도가 눈에 띄게 다르지 않습니다. 따라서 그들 사이의 인력은 주로 지구의 질량에 달려 있습니다. 따라서 달에서는 두 무게 모두 더 약해지고 거의 똑같이 약해집니다.

또 다른 접근 방식. 지구는 무게에 힘을 가해 무게를 가속시킵니다. 이 힘은 무게추의 손잡이가 아닌 질량에 적용됩니다. 당연히 무게의 질량이 클수록 지구가 이 무게에 더 많은 힘을 가할 수 있습니다. 그러나 가속도는 여전히 변하지 않습니다. 왜냐하면 가해지는 힘이 증가함에 따라 이 힘이 가해지는 물질의 양도 증가하기 때문입니다. 하나는 다른 하나를 보상하며 무게의 가속도는 동일하게 유지됩니다. 예, 적용되는 힘은 다릅니다. 하지만 다른 무게에 적용됩니다! 물리학을 속일 수는 없습니다

세 번째 접근 방식. 중력의 법칙에 대한 설명을 바탕으로 한 쌍의 몸체의 질량이 변하면 가속도도 변해야 합니다. 그러나 무게와 지구의 경우 상호 작용하는 물체의 질량이 서로 비교할 수 없을 정도로 수백만 배씩 차이가 나는 효과가 나타납니다. 그리고 저에게는 쌍에 아주 작은 참가자가 한 명 뿐이며, 다른 참가자가 현재 일어나고 있는 일에 헤아릴 수 없을 정도로 더 많은 참여를 투자하기 때문에 결과에 눈에 띄는 변화를 얻지 못할 것입니다. 이제, 서로 간에 두 개의 가중치를 루팅하는 것을 고려하고 있다면 그렇습니다. 두 가중치 중 하나의 질량이 변경되면 두 가중치의 가속도에 즉시 중요한 영향을 미치게 됩니다. 또는 비교를 위해 무게의 질량이 아닌 지구의 질량을 두 배로 늘려보십시오. 그러면 가속도가 와우 증가하게 될 것입니다!

효과가 있어요! 우리가 지구로의 추락에 대해 이야기하는 경우에만 이 방정식에서 지구의 질량은 일반적으로 논의되는 물체보다 훨씬 커서 이 물체의 질량은 자유 낙하 가속에 매우 미미한 영향을 미칩니다. 그래서 그것은 일정하다고 가정됩니다. 따라서 그들은 그것을 받아들이며 이는 영향을 미치지 않습니다)

두 번째 요점은 입자와 그 질량의 곱에 대해 이야기하고 있다는 것입니다. 따라서 질량을 지닌 소립자는 아직 단 하나도 발견되지 않았습니다. 이론적으로 이것은 힉스 보손(Higgs boson)으로 간주되지만 CERN에서는 아직 발견되지 않았습니다. 이것이 역설이다.

만유 인력의 법칙에 관해서는 모든 것이 정확합니다. 속도의 경우 속도는 질량과 매우 간접적으로 관련되어 있으며 전혀 관련이 없을 수도 있고 관련이 있을 수도 있으며 모두 추락 조건에 따라 달라집니다. 중력 이외의 힘이 낙하 속도를 방해하는 경우가 많기 때문에 힘이 작용하는 시간도 중요한 요소입니다.
간단히 말해서, 신체의 질량은 다른 신체에 대한 인력의 크기에 영향을 미칩니다. 이 힘은 결국 질량에 비례하는 관성력을 극복합니다. 따라서 공기가 없는 공간에서는 가속도가 일정하며, 몸체와 몸체의 질량 사이의 거리가 눈에 띄게 변하지 않습니다. 그리고 낙하 속도는 가속도뿐만 아니라 가속도가 적용된 시간에도 따라 달라집니다. 물론 초기 속도에서도 마찬가지입니다.