شیء و سرعت آن با قانونهای حرکت نیوتن و مفهوم سقوط آزاد قابل درک است.
اول از همه، گرانش یک نیرو است؛ این نیرو جاذبهای است که زمین بر شیء تأثیر میگذارد. در نزدیکی سطح زمین، این نیرو تقریباً ۹/۸ متر بر ثانیه مربع (m/s²) است. وقتی یک شیء فقط تحت تأثیر گرانش قرار دارد، به سمت زمین شتاب خواهد گرفت. این شتاب به عنوان شتاب ناشی از گرانش شناخته میشود.
سرعت یک شیء نتیجه شتاب ناشی از نیروهای وارد بر آن است. اگر یک شیء از حالت سکون شروع به سقوط آزاد کند، سرعت آن به مرور زمان افزایش مییابد زیرا گرانش به طور مداوم شیء را شتاب میدهد. بر اساس فیزیک، سرعت v میتواند با استفاده از رابطه زیر محاسبه شود:
v=gt+v0
v سرعت نهایی است،
g شتاب ناشی از گرانش (تقریباً ۹/۸ m/s² روی زمین)،
t زمان گذشته،
v0سرعت اولیه است.
برای سقوط آزاد، سرعت اولیه v0 معمولاً صفر است (اگر شیء از حالت سکون شروع به سقوط کند)، بنابراین معادله به صورت زیر ساده میشود:
v=gt
این بدان معناست که، در غیاب نیروهای دیگر مانند مقاومت هوایی، سرعت شیء به طور متناسب با زمان افزایش مییابد.
اما در واقعیت، مقاومت هوا تأثیر بر سرعت شیء دارد. با افزایش سرعت شیء، مقاومت هوا نیز افزایش مییابد تا زمانی که با نیروی گرانش برابر شود، در این زمان شیء با سرعت ثابت سقوط میکند. این سرعت به عنوان سرعت پایدار شناخته میشود.
به طور خلاصه، رابطه بین سرعت یک شیء و گرانش در این است که چگونه گرانش باعث شتاب شیء میشود و شتاب منجر به افزایش سرعت میگردد. اما در دنیای واقعی، عواملی مانند مقاومت هوا نیز بر سرعت واقعی شیء تأثیر میگذارند.
