Fallande föremål och luftmotstånd
Hej!
Jag har två tändsticksaskar, den ena tom, den andra fylld med en suddgummi, så den väger cirka 5 gånger mer. Jag låter de samtidigt falla mot marken från samma höjd. Borde inte de komma ner samtidigt i och med att de har samma yta, trots att de har olika massa?
När jag genomför det verkar det så att den tyngre kommer ner något snabbare (från cirka 2 m). Kan det stämma?
Jag blir lite förvirrad för jag vet dels att luftmotståndet är största påverkan för ett föremåls fallhastighet (förutom gravitationen), å andra sidan borde accelerationen av det tyngre föremålet vara snabbare och därmed komma ner först? Eller är det så att ju högre massan, ju starkare kraft drar i föremålet?
Tacksam för input!
Accelerationen är densamma för båda föremålen, men beroende på ytan mot vilken luftmotståndet verkar så kommer "inbromsningen" vara olika stor. En sten med massan 10 gram kommer falla snabbare än en tidning med samma massa. Det beror på att tidningen har en större yta och "fångar mer luft". I vakuum faller de alltid lika snabbt (man blir av med luftmotståndet)
https://www.youtube.com/watch?v=E43-CfukEgs
Hej!
Tack för ditt svar. Jag har sett videon, det är häftigt, men jag undrar ifall de har samma yta? Till exempel två tändsticksaskar där en är tom och en fullt med tändstickor? De väger olika mycket, men har (nästintill) exakt samma storlek och yta. Kommer de fram samtidigt?
Jag vill göra ett tankeexperiment.
Tänk dig att vi har dina två likadana tändsticksaskar som vi släpper från samma höjd:
Vi gör några antaganden:
m2 = 5xm1
Fl = 0.1mg
Fl är kraften från luftmotståndet. Den varierar ju med hastigheten men någonstans under fallet gäller detta sambandet. Och den är lika för båda.
Om vi då räknar på accelerationen med hjälp av formeln a = F/m:
Den lättare accelererar lite mindre på grund av att kraften från luftmotståndet är större jämfört med tyngdkraften.
Om vi varit i vacuum så finns ju inte Fl och askarna accelererar lika mycket.
Låter det vettigt, eller bara rörigt
Tack, det låter mycket logiskt. Så på grund av sambandet F=m*g så spelar askens massa roll. Jag trodde att ett tyngre föremål också behöver mer kraft att accelereras, så att det på något sätt skulle ta sig ut med luftmotståndets relativa påverkan. Trodde att den lättare asken skulle falla snabbare i början, men sedan blir den tyngre snabbare än den lätta på grund av massan, men det är kanske en konstant acceleration man har här under hela fallet.
Är sedan den maximala fallhastigheten askarna kan få olika trots samma luftmotstånd?
I vacuum skulle du få samma acceleration under hela fallet men luftmotståndet ökar med hastigheten. Kraften som accelererar är ju mg-Fl så när hastigheten ökar så minskar accelerationen. Till slut når man ett jämviktsläge där mg=Fl och då ökar inte hastigheten längre, man har uppnått en maxhastighet.
Så den tunga asken har högre maxhastighet än den lätta men det är nog tveksamt om de hinner nå upp till den på två meter.
Ett exempel där man når upp till maxhastighet är fallskärmshoppning.
Om en människa faller fritt i luften så kommer man upp i ca 200km/h. Fallskärmen begränsar ju den hastigheten rejält.
Så ju mer massa ett föremål har ju större acceleration och ju större maxhastighet i fritt fall! Tack för hjälpen!
En liten varning bara: Accelerationen i fritt fall blir aldrig bli större än g (c.a. 9.8m/s2).
