Milyen kapcsolat van egy objektum sebessége és gravitációs erője között?

Egy tárgy sebessége és a gravitáció közötti kapcsolat megértéséhez Newton mozgási törvényeire és a szabad esés fogalmára van szükség.

Először is, a gravitáció egy erő; ez az a vonzóerő, amelyet a Föld kifejt a tárgyakra. A Föld felszínén közel ezen erő értéke kb. 9,8 méter per másodperc négyzet (m/s²). Ha egy tárgyat csak a gravitáció hat, akkor a tárgy felgyorsulva esik a földre. Ez a gyorsulás a gravitációs gyorsulásnak nevezik.

Egy tárgy sebessége az azt befolyásoló erők által okozott gyorsulás eredménye. Ha egy tárgy nyugalomból indul és szabadon esik, a sebessége idővel növekszik, mert a gravitáció folyamatosan felgyorsítja. A fizika szerint a sebesség v kiszámítható a következő összefüggés segítségével:

v=gt+v0

 v a végső sebesség,

g a gravitációs gyorsulás (kb. 9,8 m/s² a Földön),

t az eltelt idő,

v0az eredeti sebesség.

Szabad esés esetén az eredeti sebesség v0 általában nulla (ha a tárgy nyugalomból kezd esni), így az egyenlet egyszerűsödik:

v=gt

Ez azt jelenti, hogy más erők, például a légellenállás hiányában a tárgy sebessége arányosan növekszik az idővel.

Azonban a valóságban a légellenállás befolyásolja a tárgy sebességét. Ahogy a tárgy sebessége nő, a légellenállás is nő, amíg el nem egyenlíti a gravitációs erőt, ekkor a tárgy állandó sebességgel esik. Ez a sebesség a terminális sebességnek nevezik.

Összefoglalva, egy tárgy sebessége és a gravitáció közötti kapcsolat abban nyilvánul meg, hogyan okozza a gravitáció a tárgy felgyorsulását, és hogy a gyorsulás növeli a sebességet. Azonban a valóságban olyan tényezők, mint a légellenállás, is befolyásolják a tárgy tényleges sebességét.