в комнате вакуум что быстрее упадет

23.08.202323.08.2023 admin 0 Comments

Что упадет первым в вакууме: перо или нейтронная звезда?

Гравитация – удивительная сила, удерживающая нас на Земле и заставляющая миры вращаться вокруг звезд, а не разлетаться в разных направлениях. Эта же сила заставляет шар для боулинга падать на поверхность быстрее пера. Однако вакуум обнуляет это правило, принуждая объекты с разной массивностью (перо, шар для боулинга, дом) падать с одинаковой скоростью. А как быть с нейтронной звездой?

Наверняка, вы уже слышали о подобном эксперименте. Еще в 16-м веке этот вопрос интересовал Галилео Галилея. Говорят, что однажды он взобрался на Пизанскую башню и сбросил два ядра с разной массой. Оба приземлились одновременно, что позволило ему доказать: гравитационное влияние действует одинаково на ускорение объекта независимо от массы.

Галилео Галилей взобрался на Пизанскую башню и сбросил два ядра с разной массой.

Хорошо, тогда почему шар для боулинга на Земле падает быстрее пера? Все дело в сопротивлении воздуха. Важно понимать, что некоторые формы и материалы создают большее сопротивление, из-за чего замедляются. Именно поэтому в бейсболе используют круглые мячи, а не квадратные кубики.

Но, если убрать из формулы воздух, то объекты любой формы и массы будут падать с единой скоростью. Кстати, в 2014 году удалось провести интересный эксперимент. Физики сбросили шар для боулинга и перо в крупнейшей на Земле вакуумной камере. Так вот оба объекта рухнули одновременно.

Отлично, но что если речь идет о действительно массивном и крайне плотном объекте? Разве у таких тел не должна существовать экстремальная гравитация, которая бы испортила нам всю картину?

Рассмотрим это на примере нейтронной звезды. Это один из наиболее плотных объектов в космическом пространстве. Просто представьте, что звезду, которая в несколько раз крупнее Солнца, упаковали в параметры города. Кажется, что в вакууме нейтронная звезда должна упасть быстрее, чем шар для боулинга. И некоторые ученые так думают, но не все просто.

Конечно, у нас нет возможности проверить это на практике. Но в 2011 году исследователям удалось найти замечательное место для тестирования гипотезы. Они нашли систему из трех звезд. Это была нейтронная звезда, выполняющая вращение вокруг белого карлика с периодичностью в 1.6 дней. А оба этих объекта двигались вокруг третьего белого карлика, тратя на облет 327 дней.

Белый карлик уступает по плотности и массивности нейтронной звезде. Кажется, что две звезды должны вращаться по-разному (вращение здесь играет роль контролируемого в экспериментах падения).

Ученым повезло, ведь нейтронная звезда оказалась пульсаром, чьи импульсы удавалось четко отследить. То есть, ее локацию получилось зафиксировать с точностью до нескольких сотен метров. Так вот оказалось, что между ускорением белого карлика и нейтронной звезды не было разницы.

То есть, если бы нам удалось сбросить нейтронную звезду и перо в вакууме, то оба объекта (в теории) должны приземлиться одновременно.

Источник

Почему перо и шар для боулинга в вакууме падают одновременно? У них же раиная масса.

Мыслитель (6455), закрыт 2 года назад

Галилей впервые выяснил, что тяжелые предметы падают вниз так же быстро, как и легкие. Чтобы проверить это предположение Галилео Галилей сбрасывал с Пизанской башни в один и тот же момент пушечное ядро массой 80 кг и значительно более легкую мушкетную пулю массой 200 г. Оба тела имели примерно одинаковую обтекаемую форму и достигли земли одновременно. До него господствовала точка зрения Аристотеля, который утверждал, что легкие тела падают с высоты медленнее тяжелых.

Такова легенда. В архивах не сохранилось никаких подтверждений, что такой эксперимент действительно проводился. Более того, пушечное ядро и пуля имеют разный радиус, на них будет действовать разная сила сопротивления воздуха и, поэтому, они не могут достичь земли одновременно. Это понимал и Галилей. Однако он писал, что «. различие в скорости движения в воздухе шаров из золота, свинца, меди, порфира и других тяжелых материалов настолько незначительно, что шар из золота при свободном падении на расстоянии в одну сотню локтей наверняка опередил бы шар из меди не более чем на четыре пальца. Сделав это наблюдение, я пришел к заключению, что в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Предположив, что произошло бы в случае свободного падения тел в вакууме, Галилей вывел следующие законы падения тел для идеального случая:
1. Все тела при падении движутся одинаково: начав падать одновременно, они движутся с одинаковой скоростью
2. Движение происходит с постоянным ускорением.

Вскоре после Галилея были созданы воздушные насосы, которые позволили произвести эксперименты со свободным падением в вакууме. С этой целью Ньютон выкачал воздух из длинной стеклянной трубки и бросил сверху одновременно птичье перо и золотую монету. Даже столь сильно различающиеся по своей плотности тела падали с одинаковой скоростью.

Источник