Hvad er forholdet mellem et objekts hastighed og dets gravitationskraft?

Forholdet mellem et objekts hastighed og tyngdekraften kan forstås gennem Newtons love om bevægelse og begrebet frit fald.

Først og fremmest er tyngdekraft en kraft; det er den trækraft, som Jorden udfolder på objekter. Nær Jordens overflade er denne kraft cirka 9,8 meter per sekund i anden (m/s²). Når et objekt kun udsættes for tyngdekraft, vil det accelerere mod jorden. Denne acceleration kaldes accelerationen pga. tyngdekraften.

Et objekts hastighed er resultatet af accelerationen, der skyldes de kræfter, der virker på det. Hvis et objekt begynder at falde frit fra ro, vil dets hastighed stige over tid, fordi tyngdekraften konstant accelererer objektet. Ifølge fysikken kan hastigheden v beregnes ved hjælp af følgende forhold:

v=gt+v0

 v er den endelige hastighed,

g er accelerationen pga. tyngdekraften (cirka 9,8 m/s² på Jorden),

t er den forløbne tid,

v0er den initielle hastighed.

Ved frit fald er den initielle hastighed v0normalt nul (hvis objektet starter med at falde fra ro), så ligningen forenkles til:

v=gt

Dette betyder, at i fravær af andre kræfter som luftmodstand, vil objektets hastighed stige proportionalt med tiden.

I virkeligheden påvirkes dog objektets hastighed af luftmodstand. Jo hurtigere objektet falder, jo større bliver luftmodstanden, indtil den er lig med gravitationskraften, hvorefter objektet falder med en konstant hastighed. Denne hastighed kaldes terminalhastighed.

Kort sagt viser forholdet mellem et objekts hastighed og tyngdekraften, hvordan tyngdekraften får objektet til at accelerere, og acceleration resulterer i en stigning i hastighed. I den virkelige verden påvirker imidlertid faktorer som luftmodstand også den faktiske hastighed af objektet.