Kāda ir sakarība starp objekta ātrumu un tā gravitācijas spēku?

Objekta ātruma un gravitācijas attiecība var tikt izprasta no Ņūtona kustības likumiem un brīvas kritiena konceptes.

Pirmkārt, gravitācija ir spēks; tā ir Zemes pievilcība uz objektiem. Tuvumā Zemes virsma šis spēks aptuveni ir 9,8 metri sekundē kvadrātā (m/s²). Ja objektam ietekmē tikai gravitācija, tas paātrinās pret zemi. Šo paātrinājumu sauc par paātrinājumu, ko rada gravitācija.

Objekta ātrums ir rezultāts no spēkiem, kas uz to iedarbojas. Ja objekts sāk brīvi kritēt no miera stāvokļa, tā ātrums laikā palielinās, jo gravitācija nepārtraukti paātrina objektu. Fizikā ātrumu v var aprēķināt, izmantojot šādu sakarību:

v=gt+v0

 v ir galējais ātrums,

g ir paātrinājums, ko rada gravitācija (aptuveni 9,8 m/s² uz Zemes),

t ir pagājis laiks,

v0ir sākotnējais ātrums.

Brīvajā kritienā sākotnējais ātrums v0parasti ir nulle (ja objekts sāk kritēt no miera stāvokļa), tāpēc vienādojums vienkāršojas līdz:

v=gt

Tas nozīmē, ka, ja nav citiem spēkiem, piemēram, gaisa pretestībai, objekta ātrums palielinās proporcionali ar laiku.

Tomēr, realitātē gaisa pretestība ietekmē objekta ātrumu. Kad objekta ātrums palielinās, arī gaisa pretestība palielinās, līdz tā kļūst vienāda ar gravitācijas spēku, un objekts krietnē ar nemainīgu ātrumu. Šis ātrums tiek saukts par terminālo ātrumu.

Kopsavilkumā, objekta ātruma un gravitācijas attiecība manifestējas tā, kā gravitācija izraisa objekta paātrināšanos, un paātrinājums rezultē ātruma palielināšanos. Tomēr, reālajā pasaulē faktori, piemēram, gaisa pretestība, arī ietekmē objekta patieso ātrumu.