Представим себе ситуацию: вытянем руки из окна квартиры на 15м этаже - в одной из них будем держать новенький айфон, а в другой - носок. А теперь отпустим их одновременно. И что же мы испытаем раньше: удар по кошельку в размере 150 тысяч или же горестную и безнадежную потерю носка? Казалось бы, ответ прост - телефон тяжелее, а следовательно печальная участь бюджета настигнет нас раньше. Но нет, согласно физике они могут упасть и одновременно, причем время падения никаким образом не связано с массой.
Истоки ответа на интересующий нас вопрос лежат во временах, когда люди все еще вспахивали поле мотыгами, а резная королевская карета, запряженная четверкой лошадей, считалась своего рода Ламборгини того времени. Проще говоря, перенесемся в XVII век. А тем самым человеком, который поможет разобраться в столь трудном и насущном вопросе, станет Исаак Ньютон.
Я думаю, многим известна история о том, как яблоко упало на голову Ньютона и так к нему пришло озарение (возможно, ушиб в придачу), а вместе со всем этим, идея закона гравитации, которая во многом перевернула взгляд научного сообщества на мир.
Так что же такого придумал Ньютон?
Он сформулировал следующий закон:
Все тела притягиваются друг к другу, сила взаимодействия любых двух тел, именуемая силой всемирного тяготения, прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Упростим так, чтобы это было доступно даже не опытному в математике и физике читателю.
Все тела притягиваются друг к другу, силу притяжения можно найти следующим образом: перемножить массы двух рассматриваемых тел (обозначим их m1 и m2) , разделить результат дважды на расстояние между ними (обозначим его r) и умножить на некоторое число, одинаковое для любой ситуации (в физике, такие числа называют константами, в данном случае обозначим её G). Проиллюстрируем и запишем формально:
Константу G ученые вычислили впоследствии экспериментальным образом и получили примерно такое значение: G = 6,67 * 10^(-11) (если по-простому, 6,67 разделить 11 раз на 10).
Теперь возникает вопрос, как же все это поможет нам разрешить задачу о кирпиче и пере?
Ответ очень прост: перед тем как открыть закон всемирного тяготения Ньютон сформулировал еще 3 закона, ныне именуемых первый, второй и третий закон Ньютона. Любознательному читателю предоставим возможность ознакомиться с ними подробно здесь. Мы же опишем суть второго закона, который пригодится нам в рассматриваемом случае:
Если на тело подействовать некоторой силой "F", то она сообщит этому телу ускорение "a", причем, если масса тела "m", то сила равна произведению массы на ускорение: F = ma
И что нам это дает? А получили мы следующее: на любое тело на поверхности земли действует сила гравитации со стороны Земли, причем массы двух взаимодействующих тел - это масса тела "m" и масса Земли "М", при этом расстояние между ними можно считать равным радиусу Земли "R" (высотой в несколько метров над землей по сравнению с радиусом нашей планеты, естественно, можно пренебречь). И вся эта сила гравитации равна произведению массы этого самого тела на его ускорение. Теперь запишем в виде формул и сделаем некоторые преобразования.
Так мы получили, что для любого тела, ускорение, которое оно получает из-за притяжения Земли зависит от гравитационной постоянной, массы Земли и радиуса Земли - а все эти величины-то не зависят от самого тела! Получается, все тела падают с одинаковым ускорением, а следовательно, с одинаковой скоростью.
А значит и перо упадет одновременно с кирпичом!
Это все, естественно, правда, ведь физика не врет. Но, как всегда, есть одно "но". Все тела будут падать на землю одновременно с одинаковой высоты в идеальных условиях, а идеальные условия для такой задачи - это вакуум, где нет силы сопротивления воздуха (возникает она во время полета из-за удара о миллионы мельчайших частичек, из которых состоит воздух). Именно эта сила и приводит к тому, что перо во время падения начнет раскачиваться и падать не по прямой, отчего замедлится и вследствие этого упадет гораздо позже кирпича, а может быть, его и вовсе унесет ветром куда-то очень далеко...
Вывода можно сделать два:
1) Ответ на поставленную задачу зависит от условий, в которых разворачивается действие.
2) Ньютон даже во времена серпов и карет знал ответ на этот вопрос, но теперь его знаешь и ты, дорогой читатель)
Надеюсь, увидеть тебя в следующем моем посте.
Разбирайтесь в физике и мир станет понятней