رابطه بین سرعت یک جسم و گرانش میتواند از قوانین حرکت نیوتن و مفهوم سقوط آزاد درک شود.
اول از همه، گرانش یک نیرو است؛ این نیرو جاذبهای است که زمین بر روی اجسام وارد میکند. نزدیک به سطح زمین، این نیرو تقریباً ۹/۸ متر بر ثانیه مربع (m/s²) است. وقتی یک جسم فقط تحت تأثیر گرانش قرار دارد، به سمت زمین شتاب میگیرد. این شتاب به عنوان شتاب ناشی از گرانش شناخته میشود.
سرعت یک جسم نتیجه شتاب ناشی از نیروهای وارد بر آن است. اگر یک جسم از حالت سکون شروع به سقوط آزاد کند، سرعت آن با گذشت زمان افزایش مییابد زیرا گرانش به طور مداوم جسم 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،
v0 سرعت اولیه است.
برای سقوط آزاد، سرعت اولیه v0 معمولاً صفر است (اگر جسم 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 هوا، سرعت جسم به طور متناسب با زمان افزایش مییابد.
اما در واقعیت، مقاومت هوا سرعت جسم را تحت تأثیر قرار میدهد. همانطور که سرعت جسم افزایش مییابد، مقاومت هوا نیز افزایش مییابد تا زمانی که با نیروی گرانش برابر شود، در این نقطه جسم با سرعت ثابتی سقوط میکند. این سرعت به عنوان سرعت پایدار شناخته میشود.
در خلاصه، رابطه بین سرعت یک جسم و گرانش در نحوهای که گرانش باعث شتاب جسم میشود و شتاب باعث افزایش سرعت میشود، ظاهر میشود. اما در دنیای واقعی، عواملی مانند مقاومت هوا نیز بر سرعت واقعی جسم تأثیر میگذارند.
