Какие тела падают быстрее лёгкие или тяжёлые?
Ускорением свободного падения интересовались с глубокой древности. Философ Аристотель утверждал, что тяжёлые тела падают на Землю быстрее, чем лёгкие. И это утверждение было принято за аксиому. Впервые это утверждение было опровергнуто Галилео Галилеем на основе проведённых экспериментов. Проводя опыты, при одновременном сбрасывании тел из разного вещества с Пизанской башни, и катая шары по наклонным плоскостям под разными углами, он пришёл к выводу, что тела разной массы падают с одинаковым ускорением. Что ускорение падающих тел не зависит от массы падающих тел, а зависит от характеристики Земли.
И.Ньютон изготовил стеклянную трубку, в которую поместил перо и золотую монету и откачал воздух, что наглядно демонстрирует, что перо и монета падают одновременно.
Это утверждение сохраняется по сегодняшний день. Проведено много научных экспериментов и во всех экспериментах это утверждение продолжает подтверждаться.
В формуле тяготения И.Ньютона:
F = G Mm/R^2, при определении ускорения масса малого тела сокращается: g = GM/R^2.
Физик Брайан Кокс в вакуумной камере HASA провёл эксперимент с падением перьев и металлического шара, покрытого пластмассой, и подтвердил одновременность падения тел.
При написании работы опирался на следующие источники: [1];[2];[3];[4].
Актуальность данной работы обусловлена интенсивным освоением космоса, развитием физики, астрофизики, астрономии, космологии, изучением взаимодействия звёздных систем, галактических взаимодействий, скопления галактик.
Цели и задачи данной работы заключаются в том, чтобы определить в космосе какие тела падают на центральное тело быстрее: лёгкие или тяжёлые?
Научная новизна данной работы, заключается в том, что проведя сравнительные расчёты, приводится доказательство, что лёгкие тела падают быстрее тяжёлых тел.
В интернете есть много размышлений на тему: «Две планеты на одной орбите?»,- выводы разные и не обоснованные, не подкреплённые расчётами, так, гадание на кофейной гуще.
В данной работе проведём свои расчёты и покажем что, это подвергается расчётам, получаем обоснованные выводы.
Определим, может ли Венера находиться с Землёй на одной орбите?
М(С) = 1,9885*10^30 кг
М(З) = 5,9726*10^24 кг
М(В) = 4,8675*10^24 кг
R(З б.п.) = 149 261598 км
G = 6,67 * 10^-11 м^3 /кг с^2
Находим силу воздействия Солнца на Венеру:
F (C-B) = G M(С) M(В) /R^2
F (C-B) = (6,67 * 10^-11 м^3 /кг с^2 *1,9885*10^30 кг*4,8675*10^24 кг) /
(1,49261598*10^11 м)^2 = 64,5590884125 *10^43 м^3 кг/ с^2 / 2,22790246375136*10^22 м^2 = 28,97752009475086 *10^21 м кг/ с^2
F (C-B) = 28,97752009475086 *10^21 м кг/ с^2 (1)
Находим силу воздействия Солнца на Землю:
F (C-З) = G M(С) M(З) / R^2
F (C-З) = (6, 67 * 10^-11 м^3 /кг с^2 *1,9885*10^30 кг*5,9726*10^24 кг) /
(1,49261598*10^11 м)^2 = 79,21635571699998 *10^43 м^3 кг/ с^2 / 2,22790246375136*10^22 м^2 = 35,55647386089553 *10^21 м кг/ с^2
F (C-З) = 35,55647386089553 *10^21 м кг/с^2 (2)
Находим относительно Солнца ускорение Венеры.
F (C-B) = 28,97752009475086 *10^21 м кг/ с^2
g(В) = F (C-B) / М(В) = 28,97752009475086 *10^21 м кг/ с^2 / 4,8675*10^24 кг = 5,953265556189185 *10^-3 м / с^2
g(В) = 5,953265556189185 *10^-3 м / с^2 (3)
Находим относительно Солнца ускорение Земли.
g(З) = F (C-З) / М(З) = 35,55647386089553 *10^21 м кг / с^2 / 5,9726*10^24 кг = 5,953265556189185 *10^-3 м / с^2
g(З) = 5,953265556189185 *10^-3 м / с^2 (4)
Как видим ускорение Земли и ускорение Венеры относительно Солнца одинаковое, и равно:
g(В) = g(З) = 5,953265556189185 *10^-3 м / с^2 (5)
К сожалению, во всех случаях на этом расчёт ускорений заканчивается.
В соответствии с третьим законом И. Ньютона и формулой Всемирного тяготения,
согласно общепринятому утверждению, что Солнце притягивает планеты, и планеты притягивают Солнце, рассчитаем ускорение Солнца относительно Венеры:
g(C-B) = F(C-B) / М(С) = 28,97752009475086 *10^21 м кг/ с^2 / 1,9885*10^30 кг
= 14,5725522226557 *10^-9 м / с^2
g(C-B) = 14,5725522226557 *10^-9 м / с^2 (6)
Находим ускорение Солнца относительно Земли:
g(C-З) = F(C-З) / М(C) = 35,55647386089553 *10^21 м кг/ с^2 / 1,9885*10^30 кг = 17,88105298511216 *10^-9 м / с^2
g(C-З) = 17,88105298511216 *10^-9 м / с^2 (7)
Как видим, в соответствии с расчётом, ускорение Солнца к Венере и ускорение Солнца к Земле разные: (6) и (7).
В данный момент подошли к самому трудному моменту в понимании, так как он всегда игнорировался при преподавании во всех учебных заведениях и в учебниках.
Исходя из того, что инерционная масса равна гравитационной массе, гравитационную силу надо рассматривать, как инерционную, то есть силу сопротивления, поэтому ускорения направлены по полю к соответствующим телам, а не наоборот.
Трудно представить, что Солнце может сдвинуть планета Меркурий или Земля. Они Солнце и не сдвигают, просто планеты, находясь в постоянном напряжении взаимодействия, имея разную инерционную массу, сопротивляются подтягиванию самих себя к Солнцу. Солнце сообщает телам одинаковые ускорения, находящимся на одной орбите, за счёт того, что тела имеют разную массу, тела притягивают Солнце с разным ускорением, но так как Солнце настолько массивное, то эти разные ускорения передаётся самим телам в противоположном направлении, которые и падают с разной скоростью.
Это утверждение исходит из третьего закона И.Ньютона.
Силы взаимодействия двух тел равны и противоположно направлены, следовательно, их ускорения направлены в противоположные стороны.
Поэтому результирующее ускорение для Венеры находим:
g(рез.B) = 5,953265556189185 *10^-3 м — 14,5725522226557 *10^-9 м / с^2 =
5953265,556189185 *10^-9 м — 14,5725522226557 *10^-9 м / с^2 = 5953250,983636962*10^-9 м / с^2
g(рез.B) = 5953250,983636962*10^-9 м / с^2 (8)
Результирующее ускорение для Земли находим:
g(рез.З) = 5953265,556189185 *10^-9 м — 17,88105298511216 *10^-9 м / с^2 = 5953247,6751362*10^-9 м / с^2
g(рез.З) = 5953247,6751362*10^-9 м / с^2 (9)
Находим насколько ускорение Венеры к Солнцу больше, чем ускорение Земли к Солнцу:
g(рез.B) — g(рез.З) = 5953250,983636962*10^-9 м / с^2 — 5953247,6751362*10^-9 м / с^2 = 3,308500762*10^-9 м / с^2
g(рез.B) — g(рез.З) = 3,308500762*10^-9 м / с^2
Ускорение Венеры к Солнцу больше, чем ускорение Земли к Солнцу на одном радиусе с Землёй. Следовательно, тела, имеющие меньшую массу, падают быстрее на центральное тело, и на одной орбите находиться не могут. На одной орбите могут находиться только две планеты, имеющие одинаковые массы. Но в природе такой феномен вряд – ли может быть, так как планеты формируются миллиарды лет. А если и есть, то это уникальный случай, так как, даже с небольшой разницей в массе, Венера и Земля отстоят друг от друга на значительном расстоянии.
Почему притягивает большая масса меньшую массу? Потому, что одинаковые массы не притягиваются. Так как у них одинаковые ускорения, направленные в разные стороны.
Поэтому Г.Кавендиш, взяв разные массы для эксперимента, сделал всё правильно.
Заключение.
Следовательно, лёгкие тела с одинаковой орбиты падают быстрее тяжёлых тел на центральное тело, и на одной орбите находиться не могут.
Поэтому орбиты Меркурия, Венеры, Земли расположены в зависимости от массы.
Перестройка планет в зависимости от массы и расстояния продолжается и сегодня
За многие миллионы лет планеты перестроились в соответствии с массами, и влияния внутреннего и внешнего гравитационного воздействия. Перестройка планет по орбитам, в соответствии с массами, приводила к столкновению космических тел.
Выводы. Актуальность работы очевидна. Цели и задачи работы выполнены.
Научная новизна данной работы заключается в том, что проведя сравнительные расчёты, приводится доказательство, что лёгкие тела падают быстрее тяжёлых тел.
Это в корне меняет расчёт взаимодействия космических тел, расчётов, как в галактике, так и галактических скоплений. Отменяется поиск тёмной материи.
Скажите пожалуйста, что быстрее упадет на землю, тяжелый или легкий предмет? если можно обоснуйте! Очень нужно!
Ну нифига ж себе! Оказывается физику в школе учили 3 из 5 . Остальны по подворотням водку пили илми целовались. .
В ВАКУУМЕ или с небольшой высоты неразлапистые предметы, когда сопротивление воздуха движению мало — все предметы падают с одинаковым ускорением и скоростью, и упадут ОДНОВРЕМЕННО.
Доказал это ещё Галилей.
Если существенно сопротивление воздуха, то при одинаковой форме быстрее упадёт более тяжёлый, ну а если форма разная — тут уже сложные аэродинамические расчёты нужны, например человек с парашютом буде падать гораздо медленне, чем выпавшая у него из кармана гораздо более лёгкая зажигалка .
ТОТ факт что все тела падают одинаково не зависимо от массы является следствием так называемой ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ инертной и тяжёлой масс (в выражение для тяготения и в выражение для ускорения входит одна и та же величина — масса) . Почему это так — до конца непонятно, но поскольку на этом утвердении базируется современная физика (Общая теория относительности) сам факт проверен с какой-то совершенно умопомрачительной точностью
Время и скорость падения не зависит от массы
оба тела упадут одинаково
Скорость падения будет больше зависеть от воздуха на пути. Напр. парашют весит 10 кг, но падать будет очень медленно, а 5кг кусок железа упадет быстро.
Если бы воздуха не было, и парашют и кусок железа падали бы с одинаковой скоростью.
Какое тело падает быстрее?
Как известно, ответ на вопрос дали Пизанская башня и Галилео Галилей. Произошло это примерно в 1589 году нашей эры. Сброшенные с колокольной башни высотой примерно в 55 метров шары разной массы шлепнулись на землю одновременно, о чем Галилея известил его ученик. С этого момента все уверовали в том, что так, мол, и должно быть.
Впрочем, многие историки считают, что Галилей никуда не лазил и ничем тяжелым не кидался. Ведь достаточно сесть и немножко подумать. Действительно, если тяжелый падает быстрее, то что произойдет, если связать его с легким? Легкий будет как бы подтормаживать такой тандем, а потому сладкая парочка шлепнется на землю не так быстро, как тяжелый в одиночестве! Но, с другой стороны, суммарная масса парочки стала выше, а потому и время падения должно сократиться… Отсюда вывод: время падения от массы не зависит!
С XVI века все мы так и думаем. И совсем не хотим размышлять о том, что начиная с IV века до нашей эры, то есть в течение 20 веков (. ) все ученые Земли думали иначе. Великий Аристотель провозгласил зависимость времени падения от массы – и ни у одного академика былых времен не возникло даже тени сомнения в его правоте.
А что же изменилось теперь? Первым заступился за Аристотеля известный профессор Н. Гулиа. Если опустить формулы (их я могу привести в любое время), то логика следующая.
Все тела, как известно, притягиваются друг к другу. И чем больше масса каждого из тел, тем сильнее они это делают. И Луна, вообще говоря, вращается вовсе не вокруг Земли – для этого у них есть общий центр масс. Если выразиться еще проще, то мысль такая: не только кирпич падает на Землю, но и Земля на кирпич. Чем больше масса кирпича, чем сильнее пододвигается к нему Земля – пусть речь идет даже о ничтожных долях микрометра… Если взять крайний случай и представить себе, что массы кирпича и Земли равны, то при падении оба тела пройдут одно и тоже расстояние навстречу друг другу.
Вот, собственно, и всё. Когда на Землю падает легкое тело, то Земля придвигается к нему на меньшее расстояние, чем в случае падения тяжелого. При этом скорость падения в обоих случаях будет одинакова, а вот пройденное расстояние будет зависеть от массы. Именно поэтому тяжелое тело всегда будет достигать Земли быстрее, чем легкое.
А если связать два тела вместе? Каждое из них будет притягивать Землю, как умеет, но их суммарные усилия подвинут ее на большее расстояние, чем это удалось бы одному лишь тяжелому телу.
Вот и всё. От себя добавлю, что похожий материал я как-то повесил еще на старом «движке» нашего сайта, но письма туда приходят до сих пор. В основном – ругательные: людям обидно за Галилея и, конечно же, стыдно за меня с профессором Гулиа.
Свободное падение тел
Одним из видов равноускоренного движения, с которым часто сталкивается человек, является свободное падение тел под действием земного тяготения. Рассмотрим эту тему подробнее.
Изучение свободного падения тел
Со свободным падением тел человечество было знакомо всегда. Однако, со времен античности считалось, что скорость свободного падения тем больше, чем тяжелее падающий предмет.
Первым, кто открыто усомнился в правоте античных философов, был Г.Галилей.
Рис. 1. Галилей.
Галилей привел простой пример – если тяжелый предмет падает быстрее легкого, то если их связать нитью, с одной стороны, легкий предмет должен мешать тяжелому падать. Однако, с другой стороны, связанные два предмета представляют собой один предмет с большей массой, а значит, должны падать быстрее. Это противоречие может быть решено, если допустить, что и легкие и тяжелые предметы падают одинаково быстро.
Галилей провел немало опытов, сбрасывая предметы различных масс с Пизанской башни, сводя полученные результаты в таблицы и проводя расчеты. Они позволили ему установить, что все предметы падают с ускорением, имеющим направление вертикально вниз. Однако и это ускорение, и приобретаемая скорость для всех предметов одинаковы – легкая мушкетная пуля и тяжелое пушечное ядро всегда достигают Земли за одинаковое время.
Рис. 2. Опыт Галилея на Пизанской башне.
Таким образом, было установлено, что ускорение свободного падения тел не зависит от массы предмета. Галилей предположил, что причиной медленного падения легких тел является воздух, и даже легкая пушинка падала бы на Землю с такой же скоростью, как и тяжелое пушечное ядро, если бы не его сопротивление.
Проверить этот факт удалось лишь через столетие, когда появились достаточно совершенные воздушные насосы. И. Ньютон продемонстрировал стеклянную трубку, в которой находились свинцовая дробинка и перышко. При переворачивании трубки дробинка падала сразу, а перышко – опускалось долгое время. Однако, когда воздух из трубки выкачивали, перышко начинало падать так же быстро, как и дробинка.
Рис. 3. Опыт с трубкой Ньютона.
Движение тел под действием только силы тяжести в безвоздушном пространстве называется свободным падением. Падение является равноускоренным, при этом ускорение и приобретаемая в свободном падении скорость не зависят от массы падающих тел.
Ускорение свободного падения
В опытах Галилея было установлено, что все тела падают с одинаковым ускорением. Однако, его достаточно точное определение было проведено лишь в середине XVIIв Х. Гюйгенсом. Для обозначения этой величины используется символ $\mathscr
Из-за некоторой сплюснутости Земли у полюсов, ускорение свободного падения немного различается на различных широтах.
Поскольку свободное падение является одним из случаев равноускоренного движения, то формулы свободного падения тел не отличаются от формул равноускоренного движения. Если координатная ось направлена вниз, имеем:
$t$ – текущий момент времени;
$x$ – координата в момент времени t;
$x_0$ – начальная координата в нулевой момент времени;
$v_0$ – начальная скорость в нулевой момент времени;
$\mathscr
Решения задач о свободном падении тела часто приводят к квадратным уравнениям, имеющим два решения. При этом оба этих решения могут иметь смысл. Например, вопрос, когда предмет, брошенный вверх со скоростью 20м/с достигнет высоты 9м, имеет два ответа: через 0.52с и 3.56с, однако, оба этих ответа верны – предмет будет на искомой высоте дважды – один раз в момент полета вверх, а другой раз в момент обратного падения.
Что мы узнали?
Свободное падение тел – это движение тел только под действием силы тяжести в безвоздушном пространстве. Такое движение является равноускоренным, причем ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли, и не зависит от массы тела.