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¿Por qué dos cuerpos de diferente masa caen a la misma velocidad (en ausencia de la resistencia del aire)?

Posterior a de nuestra larga búsqueda de información resolvimos este conflicto que suelen tener muchos usuarios. Te regalamos la respuesta y nuestro deseo es servirte de gran ayuda.

Solución:

es porque la Fuerza en el trabajo aquí (gravedad) también depende de la masa

la gravedad actúa sobre un cuerpo de masa m con

$$F = mg$$

conectarás esto a $$F=ma$$ y obtendrás

$$ma = mg$$ $$a = g$$

y esto es true para todos los cuerpos sin importar su masa. Como se aceleran igual y parten con las mismas condiciones iniciales (en reposo y se dejan caer desde una altura h) tocarán el suelo al mismo tiempo.

Este es un aspecto peculiar de la gravedad y subyacente a esto está la igualdad de la masa inercial y la masa gravitacional (aquí solo la relación debe ser la misma para que esto sea así). true pero Einstein demostró más tarde que en realidad son lo mismo, es decir, la proporción es 1)

La fuerza gravitacional de Newton es proporcional a la masa de un cuerpo, $F=fracGMR^2times m$, donde en el caso de que estés pensando en $M$ es la masa de la tierra, $ R$ es el radio de la tierra y $G$ es la constante gravitacional de Newton.

En consecuencia, la aceleración es $a=fracFm=fracGMR^2$, que es independiente de la masa del objeto. Por lo tanto, dos objetos cualesquiera que estén sujetos solo a la fuerza de la gravedad caerán con la misma aceleración y, por lo tanto, golpearán el suelo al mismo tiempo.

Lo que creo que te faltaba es que la fuerza $F$ sobre los dos cuerpos no es la misma, pero las aceleraciones son lo mismo.

Hay dos formas en que la masa podría afectar el momento del impacto:

(1) Un objeto que es muy masivo tiene una atracción más fuerte hacia la tierra. Lógicamente, esto podría hacer que el objeto caiga más rápido y llegue antes al suelo.

(2) Un objeto que es muy masivo es difícil de mover. (Es decir, tiene una inercia muy alta). Por lo tanto, uno podría esperar lógicamente que el objeto muy masivo sea más difícil de mover y, por lo tanto, pierda la carrera.

El milagro es que en el mundo en que vivimos, estos dos efectos se equilibran exactamente y así la masa más pesada llega al suelo al mismo tiempo.


Ahora permítanme dar una explicación simple de por qué es natural que esto suceda. Supongamos que tenemos dos masas muy pesadas. Si los soltamos por separado tardan un tiempo T en caer. Por otro lado, si los unimos, ¿tardarán el mismo tiempo? Piensa en una esfera dividida en dos mitades:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Dos dos mitades de la esfera caerían a la misma velocidad entre sí. Entonces, si los deja caer uno al lado del otro, caerán juntos. Y dejarlos caer uno al lado del otro no va a ser diferente de atornillarlos y dejarlos caer juntos. Es decir, no habrá ninguna fuerza sobre los tornillos. Entonces, la esfera combinada (o atornillada) tiene que caer a la misma velocidad que la esfera dividida.

Si haces scroll puedes encontrar las explicaciones de otros sys admins, tú igualmente puedes mostrar el tuyo si dominas el tema.

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