ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของวัตถุกับแรงโน้มถ่วงของวัตถุนั้นคืออะไร

ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของวัตถุและแรงโน้มถ่วงสามารถเข้าใจได้จากกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและแนวคิดของการตกอิสระ

ประการแรก แรงโน้มถ่วงเป็นแรง มันคือแรงดึงดูดที่โลกกระทำต่อวัตถุ ใกล้ผิวโลก แรงนี้ประมาณ 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง (m/s²) เมื่อวัตถุอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว มันจะเร่งความเร็วลงสู่พื้น การเร่งความเร็วนี้เรียกว่าการเร่งความเร็วเนื่องจากแรงโน้มถ่วง

ความเร็วของวัตถุเป็นผลมาจากแรงเร่งที่เกิดจากการกระทำของแรงต่าง ๆ ถ้าวัตถุเริ่มตกลงมาอิสระจากสภาพหยุดนิ่ง ความเร็วของมันจะเพิ่มขึ้นตามเวลาเพราะแรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่อง ตามหลักฟิสิกส์ ความเร็ว v สามารถคำนวณได้โดยใช้ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้:

v=gt+v0

 v คือความเร็วสุดท้าย,

g คือการเร่งความเร็วเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (ประมาณ 9.8 m/s² บนโลก),

t คือเวลาที่ผ่านไป,

v0คือความเร็วเริ่มต้น.

สำหรับการตกอิสระ ความเร็วเริ่มต้น v0 มักจะเป็นศูนย์ (หากวัตถุเริ่มตกลงมาจากสภาพหยุดนิ่ง) ดังนั้นสมการจึงลดรูปเป็น:

v=gt

นั่นหมายความว่า ในกรณีที่ไม่มีแรงอื่น ๆ เช่น แรงต้านอากาศ ความเร็วของวัตถุจะเพิ่มขึ้นตามเวลาอย่างเป็นสัดส่วน

อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง แรงต้านอากาศส่งผลกระทบต่อความเร็วของวัตถุ เมื่อความเร็วของวัตถุเพิ่มขึ้น แรงต้านอากาศก็เพิ่มขึ้นจนกระทั่งเท่ากับแรงโน้มถ่วง ณ จุดนั้นวัตถุจะตกด้วยความเร็วคงที่ ความเร็วนี้เรียกว่าความเร็วสุดท้าย

สรุปแล้ว ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของวัตถุและแรงโน้มถ่วงปรากฏในวิธีที่แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุเร่งความเร็ว และการเร่งความเร็วนั้นทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้น แต่ในโลกจริง ปัจจัยเช่น แรงต้านอากาศ ก็มีผลต่อความเร็วจริงของวัตถุด้วย