В вакууме тяжёлое и лёгкое падают одинаково — решает не масса, а воздух.
С высоты одновременно отпускают чугунное ядро и лёгкую пробку. В воздухе пробку заметно тормозит сопротивление, и она отстаёт. Но стоит убрать воздух — оба тела касаются земли в один момент, независимо от массы.
Ускорение свободного падения не зависит от массы: сила тяжести m·g растёт пропорционально массе, но и инертность (та же масса во втором законе a = F⁄m) растёт так же — масса сокращается, остаётся a = g для любого тела.
В воздухе добавляется сила сопротивления, растущая как квадрат скорости и слабо зависящая от массы. Для лёгкой пробки она велика относительно её веса, для тяжёлого ядра — ничтожна. Поэтому в воздухе лёгкое тело отстаёт — но это заслуга воздуха, а не «природы тяжести».
Выключите тумблер «Воздух» — обе кривые скорости сольются с прямой v = g·t, и тела упадут синхронно (разрыв Δt ≈ 0).
Скорость: в вакууме v = g·t (прямая, одинаково для всех тел); в воздухе сопротивление уводит лёгкое тело на плато (терминальная скорость).
С какой высоты h = 45 м ядро падает в вакууме. За сколько секунд оно достигнет земли и с какой скоростью?
Ответ: t ≈ 3,03 с, v ≈ 29,7 м/с — и точно так же для пробки, если убрать воздух: масса на результат не влияет.
Легенда гласит, что Галилео Галилей около 1590 года бросал тела с Пизанской башни — документальных подтверждений этому нет. Но именно он рассуждением и опытами с наклонной плоскостью опроверг Аристотеля, две тысячи лет учившего, что тяжёлое падает быстрее. Наглядно равенство проверил экипаж «Аполлона-15» (1971), уронив на Луне молоток и перо.