Mikä on olion nopeuden ja sen painovoiman välinen suhde?

Oman ja gravitaation välinen suhde voidaan ymmärtää Newtonin liikkeen laeista ja vapaan putoamisen käsitteestä.

Ensinnäkin, gravitatio on voima; se on Maapallon vetovoima olioille. Maapallon pinnan lähellä tämä voima on noin 9,8 metriä sekunnissa neliössä (m/s²). Kun oliolle vaikuttaa vain gravitatio, se kiihtyy kohti maata. Tätä kiihtyvyyttä kutsutaan gravitaatiokiihtyvyydeksi.

Oman nopeuden tulos on voimien aiheuttama kiihtyvyys. Jos esine alkaa putoaa vapaasti lepoasemasta, sen nopeus kasvaa ajan myötä, koska gravitatio jatkuva kiihdyttää esintä. Fysiikan mukaan nopeus v voidaan laskea seuraavalla yhteydellä:

v=gt+v0

 v on lopullinen nopeus,

g on gravitaatiokiihtyvyys (noin 9,8 m/s² Maapallolla),

t on kulunut aika,

v0on alkuperäinen nopeus.

Vapaassa putoamisessa alkuperäinen nopeus v0 on yleensä nolla (jos esine alkaa putoamaan lepoasemasta), joten yhtälö yksinkertaistuu muotoon:

v=gt

Tämä tarkoittaa, että ilman muita voimia, kuten ilmanvastusta, esineen nopeus kasvaa ajan kanssa verrannollisesti.

Kuitenkin todellisuudessa ilmanvastus vaikuttaa esineen nopeuteen. Kun esineen nopeus kasvaa, ilmanvastus myös kasvaa, kunnes se vastaa gravitaatiivoimaa, jolloin esine putoaa vakiona nopeudella. Tätä nopeutta kutsutaan terminaalinopeudeksi.

Yhteenvetona, oman nopeuden ja gravitaation välinen suhde ilmenee siinä, miten gravitatio aiheuttaa esineen kiihtyvän, ja kiihtyminen johtaa nopeuden kasvuun. Todellisessa maailmassa kuitenkin tekijät, kuten ilmanvastus, vaikuttavat myös esineen todelliseen nopeuteen.